Introduktion av metanol som drivmedel

Introduktion av metanol som drivmedel Slutrapport Projektnr 20679-1 ARBETSKOPIA Juni 2006

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sida SAMMANFATTNING...I 1 INTRODUKTION... 1 1.1 Tidigare försök med metanolbränsle... 1 2 LITTERATURSTUDIE... 2 2.1 Metodik... 2 2.2 SAE:s databas... 2 2.3 Avgränsningar... 3 2.4 Översikt... 3 2.4.1 Användning av metanol sett i ett större sammanhang...4 2.4.2 Äldre publikationer...6 2.5 Några intressanta resultat från litteraturstudien... 6 2.5.1 Materialkompatibilitet...7 2.5.2 Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor...8 2.5.3 Fasseparation...9 2.5.4 Kallstart...9 2.5.5 Flottförsök m.m....10 2.6 Alternativ användning av metanol... 11 2.6.1 Direktinsprutning i otto- och dieselkoncept...11 2.6.2 Dissocierad metanol...12 2.6.3 Sammanfattande kommentarer om litteraturstudien...13 3 FLOTTFÖRSÖK M3... 15 3.1 Fordon... 17 3.2 Korrosion... 18 3.3 Analys av motorolja... 19 3.3.1 Analysresultat:...20 3.4 Användaracceptans... 20 3.5 Introduktion av M3 på allmän tankstation... 20 4 EMISSIONSMÄTNING PÅ FORDON... 22 4.1 Provcell och analystrustning... 22 4.1.1 Aldehyder...23 4.1.2 Partikelstorleksfördelning...23 4.1.3 Bränslen...23 4.1.4 Provbil...23 4.1.5 Inställning av dynamometer...23 4.1.6 Körcykel...24 4.1.7 Provschema och provningsmetodik...25 4.2 RESULTAT... 25 4.2.1 CWF...27

4.2.2 Energiförbrukning...29 4.2.3 Koldioxid (CO2)...30 4.2.5 Kolväten (HC)...31 4.2.6 Kolmonoxid (CO)...32 4.2.7 Kväveoxider (NOX)...33 4.2.8 Formaldehyd och acetalaldehyd...34 4.2.9 Partiklar (massa)...35 5 EMISSIONSMÄTNINGAR I MOTORPROVCELL... 36 5.1 Provmotorer... 36 5.2 Bränslen... 36 5.3 Emissionsmätningar... 36 5.4 Provpunkter... 37 5.5 Provresultat Volvo Portinsprutad... 39 5.5.1 HC emissioner...39 5.5.3 CO emissioner...40 5.5.1 NOx emissioner...42 5.6 Provresultat Mitsubishi GDI... 46 5.6.1 HC emissioner...46 5.6.2 CO emissioner...48 5.6.3 NOx emissioner...49 5.6.4 BSFC...50 5.6.5 Jämförelse mellan M5 och M10...51 5.6.6 Slutsatser...56 6 INBLANDNING AV ETANOL OCH METANOL... 57 6.1 Bränslespecifikationer.... 57 6.1.1 Möjliga bränsleformuleringar....58 6.1.2 Fasseparationsproblemet...59 6.1.3 Flyktighet....61 6.1.4 Kompatibilitet mellan metanol och motormaterial....63 6.1.5 Oktantalsrespons vid inblandning av alkoholer i bensin....64 7 STORSKALIG INTRODUKTION AV METANOL SOM DRIVMEDEL... 66 7.1 Introduktionsstrategi... 67 7.2 Distribution... 68 7.2.1 Distribution av biometanol för låginblandning...68 7.2.2 Distribution av fossil metanol...69 I. BILAGA 1. BENSINSPECIFIKATION ENLIGT MILJÖKLASS 1... 1 II. BILAGA 2. STANDARD FÖR METANOL ENLIGT IMPCA.... 1 III. BILAGA 3. BLANDNINGSTABELL FÖR BENSIN OCH METANOL.... 1

TABELLER Sida TABELL 1. FORDON I FLOTTFÖRSÖKET. STRÄCKA OCH TANKNINGSVOLYM ENLIGT KÖRJOURNALER.... 17 TABELL 2. PROVPUNKTER (VÄGLASTER) FÖR SAMTLIGA BLANDNINGAR... 37 TABELL 3. SÄRSKILDA PROVPUNKTER MED M5, M10 PÅ GDI MOTOR 37 TABELL 4. PROVPUNKTER VID FULLAST (WOT) (LASTEN ÄR RIKTVÄRDEN)... 37 TABELL 5. MAXIMAL INBLANDNING (VIKTS-%) AV VATTEN I BENSIN/METANOL (VID 20OC)... 60 TABELL 6. BERÄKNADE RVP-VÄRDEN FÖR OLIKA AKTUELLA ALKOHOLINBLANDNINGAR I BENSIN... 62 TABELL 7. METANOL SPECIFIKATION I SVENSKA FLOTTFÖRSÖK UNDER 1980-TALET... 67 BILDER Sida FIGUR 1. ANTAL PUBLIKATIONER OM METANOL I SAE:S DATABAS (1990-2003)... 4 FIGUR 2. STATOILS TANKSTATION I HJÄLLBO, GÖTEBORG.... 15 FIGUR 3. CONVAULT OVANJORDCISTERN FÖR M3E3-BENSIN... 16 FIGUR 4. CISTERN OCH PUMP FÖR FLOTTFÖRSÖK MED M3E3-BENSIN17 FIGUR 5. FOTO PÅ KOLV OCH CYLINDERVÄGG... 18 FIGUR 6. FOTO PÅ KOLV. UTTAGEN FÖR VENTILERNA SYNS I BILDENS ÖVERKANT.... 18 FIGUR 7. FOTO PÅ TÄNDSTIFTEN... 19 FIGUR 8. FOTO PÅ BRÄNSLEPUMP OCH FILTER... 19 FIGUR 9 RULLMOTSTÅND PÅ CHASSIDYNAMOMETER... 24 FIGUR 10. EU-KÖRCYKEL... 25 FIGUR 11. TOTAL BRÄNSLEFÖRBRUKNING I EU-KÖRCYKELN [LITER / 100 KM]... 28 FIGUR 12. TOTAL ENERGIFÖRBRUKNING I EU-KÖRCYKELN [MJ/ 100 KM]... 29 FIGUR 13. EMISSIONER AV KOLDIOXID... 30 FIGUR 14. EMISSIONER AV KOLVÄTEN... 31 FIGUR 15. EMISSIONER AV KOLMONOXID... 32 FIGUR 16. EMISSIONER AV KVÄVEOXIDER... 33

FIGUR 17. EMISSIONER AV FORMALDEHYD [TOTALRESULTAT NEDC] 34 FIGUR 18. EMISSIONER AV ACETALDEHYD [TOTALRESULTAT NEDC]. 34 FIGUR 19. EMISSIONER AV PARTIKLAR [GRAVIMETRISK MÄTNING]... 35 FIGUR 20. SYREHALTER FÖR M3 OCH E3... 60 FIGUR 21. DESTILLATIONSKURVOR FÖR E3 RESP M3E3... 62

i Sammanfattning Introduktion Metanol är ett av de drivmedel som kan framställas ur bioråvara, med hög verkningsgrad. Ur systemperspektiv är metanol ett av de absolut energieffektivaste biodrivmedlen. Metanol kan produceras ur biomassa genom termisk förgasning. Råvarupotentialen i form av skogsråvara eller svartlut från massaindustrin är mycket stor vilket innebär att metanol kan ersätta en stor del av dagens fossila drivmedel. Intromet-projektet startade 2003 med stöd från Energimyndigheten. Syftet har varit att studera introduktion av metanol som drivmedel, främst genom låginblandning i bensin. I ett längre perspektiv kan metanol användas som drivmedel för bränsleceller. Detta projekt har innefattat flottförsök, emissionsmätningar på fordon, emissionsmätningar i motorprovcell, litteraturstudier, olje- och drivmedelsanalyser. Projektorganisation Henrik Boding, projektledare Peter Ahlvik Lars Eriksson Ralf Barkhage Egon Larsson Sjur Haugen Bjarne Lindberg Helena Fornstedt Einar Botten Per-Martin Roos Ingemar Denbratt Anders Roth Christoffer Widegren Sylvid Källberg Clas Ekström Per Holmberg Peter Schmidt ELAB Statoil Norge AS Statoil Detaljhandel AB OKQ8 Chalmers tekniska högskola Trafikkontoret i Göteborg Gatubolaget i Göteborg Identic AB Vattenfall Utveckling AB Konsult Slutsatser En inblandning av metanol i bensin är praktiskt möjligt idag. Europastandarden för bensin tillåter upp till 3% inblandning av metanol och emissioner och körbarhet påverkas ej. En bättre blandning är att utöver 3% metanol även tillsätta 3% etanol, totalt 6% alkohol, vilket

ii också ryms inom bensinstandardens ramar och denna blandning fungerar också bra i praktiken vilket flottförsöket i detta projekt visat. Inverkan på emissionerna är inte mätbara av en alkoholinblandning upp till 6% men med högre inblandningar kan alkoholernas påverkan registreras även om förändringarna är små. Alkoholer har många goda egenskaper som drivmedel och metanol fungerar som drivmedel i både otto- och dieselmotorer och i framtiden även bränsleceller och nya koncept som tex HCCI-motorer. Detta innebär att det finns avsättning för framtida produktion av biometanol genom termisk förgasning av biomassa eller svartlut men också för fossil metanol som kan motiveras av försörjningsskäl. Produktion av biometanol bör stimuleras parallellt med att bränslespecifikationerna ses över i syfte att tillåta högre halter av metanol. Metanol har snarlika egenskaper med etanol och en samintroduktion av dessa bränslen bör uppmuntras. Förslagsvis kan specifikationen för E85 utökas med en väsentlig del metanol för att utöka marknaden för biometanol. Dagens etanolbilar bör i framtiden även klara M85 eller åtminstone en väsentlig andel metanol. Ett argument som ofta förs mot metanolen är dess giftighet. Den första åtgärden vid metanolintag är att dricka etanol och en blandning av etanol och metanol bör rimligtvis eliminera eller reducera risken för metanolförgiftning. Metanol är en av de vanligaste handelskemikalierna världen över och dess egenskaper är väl kända.

ii i SUMMARY Introduction Methanol is one of the automotive fuels that can be produced from biomass with high energy yield. In a system perspective, methanol is one of the most energy effective biofuels. Methanol can be produced from biomass through gasification and the raw material potential e.g. woody biomass and black liquor from the pulp industry is huge. The Intromet-project started in 2003 with financial support from the Swedish Energy Agency. The purpose has been to study the introduction of methanol as an automotive fuel mainly by low blending in petrol. In a longer perspective methanol can be increasingly used as a fuel for fuel cells. This project has embraced a fleet test, emission measurements on vehicles and on engines in test cells, as well as literature surveys, oil and fuel analyses. Conclusions An introduction of methanol in petrol is practically feasible today. The European fuel standard allows a blending level of up to 3% by volume, in petrol. The standard also allows a blending of 3% ethanol together with 3% methanol. This blend works well in practice as shown in this project. An alcohol blend of up to 6% has negligible impact on emissions but above this level the impact is shown even though its is small. This implies there is a market for biomethanol today as automotive fuel, produced by thermal gasification of biomass and black liquor, but also fossil methanol from natural gas can be motivated by security of energy supply. Biomethanol production should be stimulated in parallel with adjustment of fuel specifications to allow higher content of methanol. Methanol has similar characteristics as ethanol and a co-introduction of these alcohols should be supported. As a suggestion, the specification for E85 could be extended with a considerable part of methanol to increase the market for biomethanol. Todays Flexible Fuel Vehicles on ethanol should be prepared to manage M85 as well or at least, a considerable part of methanol. One often used argument against methanol is its poisonousness but the first aid at methanol intake is to drink ethanol. This should mean that a blendning of ethanol and methanol would reasonably eliminate or lower the risk of methanol poisioning. Methanol is a world wide commodity and it well known how to handle it in a safe way. Alcohols have many good properties as fuels and methanol is a good fuel for otto- and diesel engines and in the future also fuel cells and new concepts as HCCI-engines.

1 1 INTRODUKTION 1.1 Tidigare försök med metanolbränsle. Att alkoholer kan användas som motordrivmedel har varit känt sedan länge. Redan för årtionden sedan har alkoholhaltiga drivmedel för fordon förekommit i industriländerna. Tidigare var dock de krav som kunde ställas från motortillverkarnas sida på kompatibilitet mellan drivmedel och motor tämligen beskedliga, medan det idag ställs högre krav. Särskilt är det stegrade krav på motoreffekt, ekonomi, körbarhet och miljö, som har gjort det nödvändigt att genomföra intensifierade ansträngningar att genom forskning och utveckling på drivmedelsområdet föra fram alternativen för storskalig insats på marknaden. Detta har varit särskilt påtagligt sedan 1970-talets oljekriser. Alltsedan nämnda oljekriser har således flera motortillverkare kunnat ställa olika prototyper till förfogande för provningsverksamhet, och ett första storförsök med ett blandbränsle mellan metanol och bensin i proportionerna 15/85 (såkallat M15-bränsle) genomfördes i Tyskland med 45 fordon redan 1975/76. Ungefär samtidigt och något senare genomfördes ett stort M15 projekt med inte mindre än 1000 fordon i Sverige i regi av företaget Svensk Metanolutveckling AB ( SMAB ). Dessa försök genomfördes framgångsrikt. Samtidigt genomfördes också försök med metanol som dieselbränsle i nyttofordon, bl a också i Sverige. Något senare under 1980/90-talen tillkom försök med ren metanol som drivmedel för personbilar i t ex Sverige och Tyskland. Projektet i Sverige genomfördes för 100 bilar. Man löste en serie viktiga problem i och med sådana fältförsök, såsom problem beträffande materialkompatibilitet och bränsleoptimering, varvid oljeindustri, fordonstillverkare, tillbehörsindustri samt kemiindustri genomförde egna forsknings- och utvecklingsprogram i tät samverkan med varandra. Inte minst viktigt var det att genomföra försök under extrema temperaturbetingelser, varvid deltog, förutom Tyskland och Sverige, arbetsgrupper från Brasilien, Italien, Kanada, Nya Zeeland, Nederländerna, Sydafrika och USA. Den mest näraliggande uppgiften består nu i att undersöka möjligheten att ersätta en mindre del av fossil bensin på drivmedelsmarknaden med alkohol, i föreliggande fall metanol. Drivkraften för denna uppgift utgår från den sig allt närmare ryckande tidpunkt, då fossil olja blir i ökande grad svårtillgänglig (såväl genom ökat oljepris som genom alltmer osäker tillförsel) samt från de krav, som allt kraftigare hävdas från alltfler håll vad avser tvånget att reducera ökningen av den s k växthusgaseffekten. Det kanske starkaste kravet utgår därvid från det s k Kyotoprotokollet genom vilket signatärstaterna skall förbinda sig att sänka de fossila utsläppen av CO2 till nivåer under 1990 års nivå. Kyotoprotokollet kunde övergå från förslag till praktiskt genomförande sedan Ryssland i början av 2005 ratificerat detsamma och därmed till skillnad från USA förbundit sig att genomföra protokollets intentioner.

2 2 LITTERATURSTUDIE En litteraturstudie ansågs viktig i projektet eftersom aktiviteterna i Sverige inom området de senaste två decennierna varit mer eller mindre obefintliga. Under en period på 1980- talet var metanol i Sverige det mest intressanta alternativa drivmedlet. Utveckling och flottförsök bedrevs bl.a. företagets SMAB:s (Svensk Metanolutveckling AB) regi. SMAB ägdes till att börja med gemensamt av staten Volvo. Efter att intresset initialt varit stort för metanol kom dock utvecklingen i slutet av 80-talet och början av 90-talet att koncentreras på andra drivmedel som t.ex. etanol, naturgas och biogas. En intressant sammanställningar av hur förutsättningarna för olika alternativa drivmedel varierat under perioden mellan 1974 och 2004 har gjorts i en rapport av CTH [1]. 2.1 Metodik Den litteraturstudie som genomförts här gör inte anspråk på att vara fullständig. Som jämförelse kan nämnas att en litteraturstudie för en teknisk/vetenskaplig avhandling i princip kräver att all relevant litteratur inom området gås igenom. Detta förutsätter sökningar i en mängd olika databaser (eller användning av sökmotorer som hämtar data från flertalet andra databaser) för att man inte skall missa någon relevant litteratur. I det här fallet har författarna koncentrerat sig på en tämligen enkel metod, nämligen att använda SAE:s databas (se beskrivning nedan). Syftet har varit att ta reda på om det finns någon litteratur av specifik nytta för Intromet projektet samt att i någon mån sätta låginblandning av metanol i bensin i ett större sammanhang där även andra alternativ diskuteras kort. I de preliminära sökningarna i SAE:s databas som utfördes i slutet av 2003 och början av 2004 visade det sig att det totala antalet referenser var så pass litet att någon avgränsning med hjälp av olika sökord och sökbegrepp utöver methanol inte behövde göras. Risken för att missa en publikation minskar därmed till nära noll medan arbetet med att gå igenom titlar och abstracts förstås ökar. Användningen av sökord blir begränsad till titlar, abstracts och de nyckelord (index terms) som SAE anger eftersom GMD databasen inte medger någon fritextsökning. Trots det verkar sannolikheten för att en rapport som behandlar metanol inte skulle nämna det i ett abstract som mycket liten. 2.2 SAE:s databas Ecotraffic prenumererar sedan många år tillbaka på SAE:s databas GMD (Global Mobility Database). Databasen finns i två versioner: en på CD-ROM och en Internetbaserad. Ecotraffic använder den senare varianten eftersom den uppdateras mer frekvent än den förra (månatligen i stället för en gång per år). SAE GMD databasen innehåller över 120 000 referenser; de äldsta daterade redan 1906. Utöver bibliografiska data och liknande uppgifter för publikationerna innehåller databasen även sammanfattningar (förutom i undantagsfall, som för de allra äldsta referenserna). Förutom SAE:s egna publikationer har också material från SAE:s systerorganisationer och liknande organisationer samlats. Exempel på publikationer är technical papers, standarder, direktiv, tidskrifter, rapporter m.m. Förutom från USA kommer litteraturen från ett flertal andra viktiga länder som t.ex. Japan, Tyskland, Italien, Storbritannien, Schweiz, Frankrike, Korea, Kanada m.fl. Det vanligast förekommande språket bland referenserna i GMD databasen är engelska men

3 även publikationer på en mängd andra språk finns tillgängliga. Översättningar görs inte av SAE annat än på beställning. Sammanfattningarna är som regel tillgängliga på engelska, även för de publikationer som bara finns tillgängliga på andra språk än engelska. SAE säljer förutom sina egna publikationer även en del publikationer (kopior) från övriga organisationer men i en del fall hänvisas man till den organisation som ursprungligen publicerat materialet. 2.3 Avgränsningar Användning av metanol i andra sektorer än väg- och järnvägstransporter har inte beaktats. Samlingsdokument av typen SAE Special Publications (SP) innehåller ett flertal SAE rapporter och räknas inte med i den statistik som redovisas nedan då de enskilda publikationerna redan omfattar detta material. Rapporter som fokuserat på användningen av metanol i andra alternativa motorer än bränsleceller, t.ex. gasturbiner stirlingmotorer och ångmotorer, har inte beaktats då sådana motorer är av begränsat intresse i dag. I och med att litteratursökningen och litteratursammanställningen inom Intrometprojektet utfördes i början av 2004 är det främst litteratur fram till och med detta datum som studerats. I något fall har enstaka senare publikationer behandlats nedan som komplettering till det arbete som gjordes 2004 men någon regelrätt genomgång av alla publikationer har inte utförts. 2.4 Översikt Av förståeliga skäl är intresset för nyare publikationer (90-talet och senare) som regel störst. Likväl kan man konstatera att det under tidigare ofta förekommit perioder då det publicerats betydligt mer material om metanol än som genomsnitt under en längre period. En indelning i det studerade materialet har gjorts. Den första perioden omfattar publikationer fram till 1990 och den senare 1990 och senare. En sortering av materialet har gjorts för att ta bort träffar som inte är relevanta för området. Följande resultat erhölls: Före 1990: 341 träffar, varav 318 relevanta 1990 och senare (fram till SAE Kongressen i mars 2004): 670 träffar, varav 599 relevanta Totalt erhölls alltså 1011 träffar, varav 917 ansågs ha åtminstone lite relevans för området. Som nämnts ovan utfördes litteratursökningen 2004. I några enstaka fall har publikationer av senare datum också behandlats nedan. För tydlighetens skull bör nämnas att dessa publikationer dock inte ingår i materialet ovan. I Figur 1 visas en plottning av antalet referenser mellan 1990 och 2003. För 2004 finns av förståeliga skäl inte några referenser med eftersom året ännu inte hade löpt ut när litteratursammanställningen gjordes. Under 2004 som egentligen bara omfattade en enda stor konferens fram till det datum litteratursökningen gjordes, nämligen SAE Kongressen hittades bara två publikationer.

4 Figur 1. Antal publikationer om metanol i SAE:s databas (1990-2003) I figuren syns en tydlig topp för antalet publikationer i början av 90-talet. Den uppgång som syns kring sekelskiftet kan hänföras till ett ökat intresse för användning av metanol i bränslecellfordon. Av någon anledning synes detta intresse ha minskat under de senaste åren. I stället har intresset för bränsleceller koncentrerats på vätgas som drivmedel även om man också i detta fall kan skönja en viss avmattning 1. 2.4.1 Användning av metanol sett i ett större sammanhang Alkoholer användes redan i början av 1900-talet i förbränningsmotorer och speciellt etanol har i kristider (t.ex. under de båda världskrigen) ofta använts i form av låginblandning. I dag är etanol det i särklass största biodrivmedlet världen över. De största marknaderna för etanolanvändning är Brasilien och USA. Även i dessa fall dominerar låginblandning. Gengas användes t.ex. i Sverige under andra världskriget i förhållandevis stor skala (~75 000 fordon 2 ) men röner i dag föga intresse. LPG (motorgas) är ett drivmedel som vunnit ganska stor spridning världen över. Någon väsentlig ökning är inte att förvänta då tillgången på LPG är begränsad och konkurrens med användning i andra sektorer (t.ex. matlagning och industri) finns. Intresset för naturgas (CNG) som drivmedel är ökande men den användningen är fortfarande väsentligt lägre än för etanol och LPG. På de marknader där tillgången på naturgas är ringa eller obefintlig förekommer användning av biogas. Dock kan man konstatera att användningen av biogas utanför Sverige är förhållandevis ringa och definitivt gäller det om jämförelsen görs mellan naturgas och biogas. 1 Under en period för några år sedan var också bensin och nafta av intresse men svårigheterna att reformera dessa drivmedel har också resulterat i ett minskat intresse. Senare har visst intresse noterats för reformering av dieselolja och bensin för användning i bränsleceller till elgenerering (APU) i fordonet. 2 Som kuriosa kan nämnas att dagens användning av så kallade miljöbilar är mycket lägre. Exempelvis var antalet miljöbilar som drivs med etanol (den största delmängden av miljöbilar), knappt 8 000 under 2003, bara drygt en tiondel av antalet gengasbilar i Sverige i slutet av andra världskriget. Under 2005 och 2006 har dock försäljningen av miljöbilar ökat kraftigt.

5 Metanol är en av de tre största kemikalier som hanteras världen över. Den primära användningen är således som råvara för kemisk/teknisk industri. De metanolproducenter som producerar metanol som kemisk/teknisk råvara har inga direkta intressen i drivmedelsproduktion och distribution. Över decennierna har motiven för ett intresse för metanol som drivmedel för fordon varierat. Metanol kan sägas vara ett av de första nya alternativa drivmedel som kom till användning under 80-talet. Åren efter 70-talets energikriser var fokuseringen störst på energiförsörjning. Därför var den fossila råvara som då fanns tillgänglig, företrädesvis naturgas och kol, av primärt intresse. Andra motiv för metanol under 70- och 80-talet var en minskning av avgasemissionerna. Sedermera när det visat sig att man lyckats åstadkomma mycket låga emissionsnivåer med bensin (först) och (senare också) med dieselolja har det motivet mer eller mindre försvunnit. Sedan den period i slutet av 80- och början av 90-talet då intresset för användning av ren metanol var som störst i USA har man sedermera koncentrerat sig på att använda metanol som råvara för MTBE (metyl tertiär butyleter). Drivkraften till användningen av MTBE var en minskning av avgasemissionerna och framförallt då de hälsofarliga emissionerna (air toxics) och den ozonbildning som avgaserna (i kombination med solljus och NO X i det senare fallet) ger upphov till. MTBE har den fördelen jämfört med ren metanol att den kan blandas in utan förändring av basbensinen eller användning av tillsatser för att minska riskerna för fasseparation. MTBE är mer lättlösligt i vatten än bensin och för några år sedan kunde man konstatera bl.a. i USA att flertalet vattentäkter förorenats av MTBE. Att åtgärda det verkliga problemet, dvs. de läckande tankarna, har knappt diskuterats som ett konkret alternativ, utan i stället har diskussioner om ett förbud av MTBE förts. Detta har sedermera lett till att MTBE numera är förbjudet i ett antal delstater och måste fasas ut. Detta gäller t.ex. den folkrikaste delstaten Kalifornien. Där kommer MTBE att ersättas med etanol. Det är ännu ej helt fastlagt att användningen av etanol kan ge den positiva inverkan på avgasemissionerna som visats för MTBE. Kraftigt ökade förångningsemissioner har konstaterats genom den ökade permeabilitet i polymerer och elastomerer som inblandning av etanol medför och en del oljeindustrier motsätter sig därför låginblandning av etanol [2]. En utfasning av MTBE har diskuterats i flera länder i Europa men ännu har inget land utom Danmark anammat denna strategi. EU har i ett officiellt dokument tagit ställning till användning av MTBE i bensin och förespråkar inget förbud [3]. EU har också låtit göra en riskuppskattning för MTBE [4]. I Sverige finns en produktionskapacitet på ca 50 000 ton MTBE och totalt användes under 2002 ca dubbelt så mycket MTBE. Endast i något enstaka fall har kontamination av grundvatten med MTBE kunnat påvisas i Sverige. Användningen av MTBE i Sverige har minskat kraftigt när på senare tid låginblandning av etanol i stor skala har införts. Denna inblandning görs dels av ekonomiska skäl (skattebefrielse), dels i syfte att uppfylla EU:s så kallade biodrivmedelsdirektiv som föreslår ett (ej bindande) mål på 5,75 % för substitutionen (på energibas) av bensin och dieselolja till 2010. I flera europeiska länder har ETBE kommit till användning i stället för MTBE. Anledningen här är densamma som för etanolinblandning, nämligen att substituera bensin med en icke-fossil drivmedelskomponent. Emedan det tillåtna ångtrycket dock är lägre i länder nere på kontinenten än i Sverige och övriga nordiska länder utom Danmark, är inblandning av etanol svårare än inblandning av ETBE. Låginblandningen av etanol ökar ångrycket kraftigt medan ETBE inte har någon nämnvärd inverkan. Efter den period under 80- och början av 90-talet då intresset för metanol var som störst har intresset dalat. Bland fordonsindustri och oljebolag är intresset i dag som regel mycket ringa. I de fall som metanol de senaste åren rönt intresse har det varit som drivmedel för fordon med bränsleceller.

6 2.4.2 Äldre publikationer Den allra första SAE rapporten från 1967 inom området [5] behandlar metanol som drivmedel för bränslecellfordon ett i dag synnerligen aktuellt ämne. Rapporten fick dock få efterföljare under de närmaste två decennierna. Först i slutet av 90-talet och i innevarande decennium har intresset för bränsleceller tagit fart på allvar. En viss ökning av intresset för metanol kan skönjas som följd av denna utveckling. Under de 5 första åren under 70-talet (1970-1974) publicerades totalt bara 10 SAE rapporter om metanol, dvs. i medeltal 2 per år, men 1975 publicerades hela 12 rapporter. Det lär knappast vara något sammanträffande att denna ökning skedde strax efter den första oljekrisen 1973, med hänsyn taget till den eftersläpning på 1-2 år som brukar vara fallet innan en yttre faktor av detta slag kan påverka antalet publikationer [ 3 ]. Efter toppåret 1975 sjönk åter antalet publikationer och låg under resten av decenniet på i medeltal 6 publikationer per år (totalt 24 för 1976-1979). Som kuriosa kan nämnas att en SAE rapport publicerades 1981 beskriver den så kallade Mobil processen för att framställa bensin från metanol [6]. Bensin av hög kvalitet kan framställas från metanol över en katalysator av ZSM-5 (zeolit). Detta är ett alternativ till Fischer-Tropsch metoden men har de senaste åren inte uppmärksammats lika mycket som den sistnämnda metoden. 2.5 Några intressanta resultat från litteraturstudien Som nämnt tidigare gör denna litteraturstudie inte anspråk på att vara på något sätt heltäckande. Det innebär också att all litteratur inte beskrivs eller refereras till i texten. I stället har ett urval av intressanta rapporter gjorts. Litteraturen har sorterats in efter några olika problemområden i underrubriker i detta avsnitt (2.5). För att i någon mån visa på annan användning av metanol som drivmedel och för att sätta in låginblandning av metanol i ett större sammanhang har också ett antal publikationer som behandlar områden som ligger utanför nämnda område kommenterats. Detta behandlas under avsnitt 2.6 nedan. De problemområden med har anknytning till låginblandning av metanol i bensin som valts för indelningen i underrubriker nedan är: 1. Materialkompatibilitet 2. Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor 3. Fasseparation 4. Kallstarter 5. Flottförsök mm. Den sista rubriken handlar egentligen inte om något specifikt problemområde utan refererar till några av de flottförsök som genomförts inom området. 3 Det tar mer än ett halvår mellan call for papers till SAE och publikation. Om man dessutom förutsätter att underlaget för publikationen tar ett halvt till ett år att generera erhålls en total minimiperiod på ca 1-1,5 år innan systemet reagerar. Detta stämmer ganska bra med den observerade fördröjningen mellan oljekrisen 1973 och SAE Kongressen 1975.

7 2.5.1 Materialkompatibilitet Med materialkompatibilitet avses här dels korrosion av metaller, dels påverkan på polymerer och elastomerer. Kompatibiliteten med elastomerer och polymerer vid olika inblandningshalter av etanol och metanol i (högaromatisk) bensin undersöktes redan 1980 i studier av GM [7] och Du Pont [ 8 ]. Vid samma koncentrationer (10 till 100%) gav metanol i den sistnämnda studien en ökad svällning av materialen jämfört med etanol. Elastomerer som syntetiskt gummi (fluorkolväte gummi, Engelska: fluorohydrocarbon resin) uppvisade den bästa resistansen. De flesta studier av materialkompatibilitet har handlat om M85 eller M100. Betydligt färre studier finns med låginblandning av metanol. I en SAE rapport från 1992 görs en genomgång av materialval och konstruktion av tankningsstationer för metanol [9]. En stor del av rapporten koncentreras på materialkompatibilitet. En mycket omfattande manual för metanoltankstationer har tagits fram av Acurex på uppdrag av CEC (California Energy Commission) [10]. Sammanfattningsvis kan konstateras att det finns en väl dokumenterad kunskap på det här området. Det har ofta ansetts att metanol är mer korrosivt än etanol. Emellertid visade Norman Brinkman på GM i en studie att E85 var mer korrosiv än M85 genom en högre löslighet för korrosiva föroreningar [11]. Korrosiva föreningar som sulfater är kända för att initiera galvanisk korrosion. För att galvanisk korrosion skall uppstå krävs följande: anod, katod, elektrolyt och en elektrisk kontakt. Elektrolyten är i det här fallet E85 eller M85. Metallerna i bränslesystemet utgör anod respektive katod. En kraftig ökning av korrosionen uppmättes av Brinkman för bränslen med högre halt av sulfater. Inom SAE har en standard (SAE J1681) för testning av materialkompatibilitet utarbetats. När standarden kom var metanol/bensin blandningar i fokus men i en senare utgåva av standarden behandlas de flesta flytande drivmedel [12]. Olika testbränslen som skall representera värsta fall har tagits fram. För att representera låginblandning används en blandning innehållande 85 % kolväten och 15 % metanol. Metanol har valts i stället för etanol eftersom den anses mer aggressiv än etanol. För att ytterligare öka aggressiviteten har tillsatser av vatten, salt och myrsyra gjorts i noga specificerade koncentrationer. För att testa material för en världsomspännande generell användning i bränslesystem till bensinoch dieselmotorer krävs tester med fyra olika testbränslen. Ett av dem är nämnda variant innehållande 15 % metanol, en annan innehåller 15 % MTBE och de två övriga är olika varianter av kolväten med korrosiva tillsatser. Man kan även tillägga material till bränslesystem i bilar som exempelvis skall köras på E85 och M85 måste genomgå fler tester. Här måste förutom 85 % alkohol även blandningar med alkoholhalter på 15 % och 30 % alkohol testas, liksom även kombinationer innehållande MTBE. Man borde kunna utgå ifrån att bränslesystemen i moderna bilar har material som genomgått de tester som specificeras i SAE J1681. En inblandningshalt på 3 % som tolereras enligt EU:s specifikation borde därför inte bereda några problem. Även om en viss säkerhetsmarginal i förhållande till det testbränsle som används enligt ovan (15 % metanol) torde vara önskvärd borde rimligtvis högre halter än 3 % metanol kunna tolereras. En fråga som kommit upp på senare år i och med att bl.a. Kalifornien fasat ut inblandning av MTBE till förmån för etanol är att genomsläppligheten (permeabiliteten) för polymerer och elastomerer ökar vid inblandning av alkoholer [13, 14]. Denna egenskap omfattas inte direkt av den ovan diskuterade SAE J1681 standarden. Tester har visat en betydligt högre permeabilitet när etanol blandas i bensin jämfört med standardbensin [15]. Detta resulterar i kraftigt förhöjda förångningsemissioner vid praktisk drift. Inverkan ökar med ökande

8 temperatur, något som är speciellt viktigt i Kalifornien men som naturligtvis inte har samma betydelse i Sverige. Notera att det inte bara är fråga om utsläpp av etanol utan att även lättare kolväten följer med etanolen. MTBE som ju etanolen ersätter har inte samma kraftiga inverkan på permeabiliteten. I den ovannämnda rapporten har inte metanol undersökts men i flera rapporter nämns att metanol har en ännu högre permeabilitet än etanol. Det är förståeligt eftersom metanolmolekylen är mindre än etanolmolekylen och därför lättare penetrerar genom polymerer och elastomerer. Det finns naturligtvis material som har mindre genomsläpplighet än de vanliga materialen i bränslesystemet till bensinbilar. Materialen som används i E85 och M85 bilar i USA är självfallet av denna typ eftersom de bilarna måste klara samma krav på förångningsemissioner som bensindrivna bilar. Det är också troligt att E85 bilar producerade i EU också har bättre material även om dessa i dag inte behöver certifieras (och genomgå efterkontroll) med E85 som bränsle (dock med bensin). Problemet med låginblandning är att bilar avsedda för bensindrift inte har material som tål högre inblandning av alkoholer utan att permeabiliteten ökar drastiskt. Att bygga om gamla bilar är inte realistiskt och att anpassa alla nya bilar till en betydligt högre inblandning är heller knappast realistiskt. Det finns därför en rimlig gräns för hur hög alkoholinblandning sådana bilar klarar med hänsyn till förångningsemissionerna. Gränsen kan ligga lägre än vad motorn och motorstyrningen egentligen tål. Kanske ligger denna praktiska gräns för etanol så pass lågt som 10 % och för metanol sannolikt lägre. En ökad inblandning av etanol upp till just 10 % diskuteras för närvarande inom EU. Den gräns på 3 % som finns för metanol kommer sannolikt att behållas [16]. 2.5.2 Motorslitage och kompatibilitet med smörjoljor Den korrosion som beskrevs i avsnittet ovan hänger till stor del samman med det ökade slitage i metanoldrivna ottomotorer som beskrivs i många publikationer. Mest undersökt är M85 men i den del fall förekommer även M100. Några undersökningar av motorslitage vid låginblandning av metanol har inte hittats i litteratursökningen. Inverkan på slitage med metanol som bränsle dokumenterades i en SAE rapport från SwRI på en Ford 2,3 liters motor [ 17 ]. Metanol minskade visserligen uppbyggnaden av beläggningar men ökade slitaget kraftigt jämfört med bensin. Slitageproblemet diskuterades sedermera i ett flertal publikationer från samma tidsperiod [19]. Ryan m.fl. visade t.ex. att de förbränningsprodukter som myrsyra reagerar med järnet i cylinderfodret [Error! Bookmark not defined.]. Metanol i flytande form i förbränningsrummet spelar också en stor roll. Naegeli visade i en studie att en film av flytande metanol som antänds på en polerad stålyta producerar distinkt rost [20]. Vid förbränning av metanol bildas mindre mängder myrsyra, formaldehyd och dioxymetylenperoxid som oxidationsprodukter. En del av dessa ämnen löses i den vätskeformiga filmen. Myrsyra identifierades som den främsta orsaken till initieringen av rost. I en studie av Toyota konfirmerades resultaten från flera andra studier som pekat på inverkan av temperaturen på korrosionen [21]. Vid högre temperaturer på kylvätska och olja än 70 C var förslitningen med metanol snarlik den för oblyad bensin. Författarna till rapporten konstaterar också att slitaget kan reduceras genom tätare oljebytesintervaller, genom att använda specialoljor och med ytbehandling av motordelar. En annan viktig faktor som konstaterades av Baisley och Edvards var att korrosionshastigheten är starkt beroende av hur bränsle-luft prepareringen sker [Error! Bookmark not defined.]. Med en bra atomisering och förångning minskar korrosionen. Med förgasare ökar slitaget oerhört.

9 I ett fältprov av staten New York har motorslitaget dokumenterats för fyra M85 drivna Ford Taurus och fyra bensindrivna bilar ur en kontrollgrupp [22]. Oljeanalyserna av innehåll av järn visade en initialt hög förslitning för alla bilar när de var nya, som sedan minskade när bilarna väl var inkörda. Slitaget av järn var dock genomgående något högre för de M85 drivna bilarna. Orsaken tros vara att metanolen tvättar bort oljefilmen från cylinderväggarna. Även för aluminium noterades något högre värden för M85 men de ansågs inte utgöra någon anledning till oro vad gäller motorernas livslängd. Inverkan av olika smörjoljor och alternativa formuleringar har studerats i ett antal rapporter. Några av de tidigaste studierna härrör från 80-talet [23, 24], 25]. I en rapport av senare datum (1993) har ett laboratorietest använts för att utvärdera motoroljor för FFV bilar [26]. Slitaget ökar desto längre oljan använts. Som nämnts ovan finns inte särskilt många publikationer om motorslitaget med M15 eller E15. Ett undantag är dock en rapport från Finland som beskriver resultaten från fyra Talbot Horizon som körts på E15 i över 20 000 km [27]. Ett kraftigt ökat slitage noterades, särskilt i så kallad stop and go trafik. Nödvändigheten av att bränslen och oljor matchas påpekades. Man kan notera att denna rapport är gammal och att den motorteknik och de oljor som användes då skiljer sig kraftigt från det vi har i dag. Det är inte säkert att resultaten är överförbara till de förutsättningar man har i dag. Det finns ändå skäl att uppmärksamma att det i kallt klimat finns risk för ökat motorslitage även med lägre inblandningshalter av alkoholer. 2.5.3 Fasseparation Fasseparation av metanol/bensinblandningar kan inträffa om vattenhalten är för hög. Risken för separation ökar vid minskande temperatur. Fasseparation undersöktes redan tidigt när metanol blev aktuellt som motorbränsle och ett flertal studier om detta problem finns publicerade [28, 29, 30]. Eftersom intresset för användning av metanol i form av låginblandning minskat kraftigt efter 80-talet, finns relativt få nya publikationer. En studie publicerad i Journal of Automotive Engineering under 2005 kan dock vara värd att nämna [31]. Effekterna av användning av etanol som hjälplösningsmedel (co-solvent) till metanol studerades. För M10 användes halterna 8,5 % vol av metanol och 1,5 % vol av etanol. För M25 var halterna 19 respektive 6 %. Genom tillsatsen av etanol löstes problemen med fasseparation. Det kan nämnas att fasseparation också nämns i ett antal av de övriga publikationer som citeras i denna sammanställning. 2.5.4 Kallstart Någon väsentlig (mätbar) inverkan på motorns kallstartförmåga kan inte förväntas vid så låga inblandningshalter av metanol i bensin som 3 %. Dock är det välkänt att detta problem är påtagligt vid högre inblandningshalter. Följaktligen behandlar många referenser detta problem. Som tidigare konstaterats är en lösning att låta bilen starta på bensin. Denna metod användes redan i M 100 programmet i Sverige [Error! Bookmark not defined.]. I en senare rapport har Volvo och Cosworth Engineering studerat ett lite modernare koncept på samma tema [32]. Ett system med två olika drivmedel är dock knappast praktiskt för en bredare introduktion utan andra lösningar måste hittas. Problemet vid kallstart är egentligen direkt förknippat med den bränsle-luft preparering som förekommer i ottomotorer. Generellt har ju även bensindrivna ottomotorer liknande problem med bränsle-luft prepareringen vid kallstarter. Emellertid förvärrar alkoholernas annorlunda fysikaliska egenskaper jämfört med bensin problemet. Olika metoder att

1 0 förbättra kallstartegenskaperna har undersökts. Man kan också notera att den inre bränsleluft preparering med mycket höga insprutningstryck som används i dieselmotorer har väsentligt bättre egenskaper vid kallstart utifrån denna aspekt (alltså bränsle-luft prepareringen). Följaktligen är det ej förvånande att goda kallstartegenskaper ända ned till -29 C har kunnat åstadkommas med direktinsprutning av metanol [33]. Noteras bör att testcellen som användes av GM Research Labs vid försöken i nämnda rapport inte klarade en lägre testtemperatur än så. Utan tvekan vore detta alltså en fullt gångbar lösning på problemet med kallstarter. I och med övergången till direktinsprutning för bensindrivna motorer kommer tekniken att finnas tillgänglig i framtiden. Det bör dock poängteras att den första generationen av insprutningssystem direktinsprutning av bensin inte ger en så fin atomisering av bränslet som man skulle önska. Den andra generation av insprutningssystem, som introduceras under hösten 2006 av bl.a. BMW och Mercedes, torde innebära en väsentlig förbättring på denna punkt. Dieselmotorer till personbilar är i dag uteslutande utrustade med direktinsprutning. Under slutet av 80-talet och början av 90-talet utvecklades två prototypmotorer för drift med M100 av utvecklingsföretagen AVL och FEV (i samarbete med VW). Tester med kallstart av båda motortyperna finns dokumenterade. Kallstart ända ner till -29 C har demonstrerats, vilket är mycket bättre än vad dagens E85 bilar klarar. Utvecklingen av motorerna beskrivs mer i detalj i avsnitt (2.6.1). 2.5.5 Flottförsök m.m. Två svenska flottförsök inom området utfördes på 80-talet, det ena med M15 och det andra med M100 som drivmedel. M15 projektet omfattade 1 000 bilar och 19 pumpar. Båda flottförsöken kan betecknas som tämligen ospektakulära, dvs. inga större driftsproblem förelåg. Exempelvis fanns inga problem med den ovan beskrivna fasseparationen i M15 flottförsöket. Den tekniknivå som fanns i bilarna i båda projekten speciellt i M15 projektet måste dock betecknas som föråldrad med dagens mått och värdet av erfarenheterna är därför inte så stort i dag. De svenska erfarenheterna från det så kallade M 100 projektet finns dokumenterade i en rapport från STU 4 (Styrelsen för Teknisk Utveckling) [34]. Fältprovet pågick i över två år och omfattade 22 bilar från 7 olika tillverkare. Den bil som i fältprovet kört längst avverkade 85 000 km. Kallstartproblematiken var en egenskap hos metanol som uppmärksammades speciellt genom de ovanligt kalla vintrarna 84/85 och 85/86. De flesta bilarna hade ett system för att starta på bensin och kunde därför klara samma temperaturnivå (-30 C) för kallstarter som bensindrivna bilar. Endast en av bilarna var utrustad med insprutningssystem och så kallad trevägskatalysator. Inspektioner av motorerna visade att de metanoldrivna motorerna generellt var renare än motsvarande bensindrivna motorer. Desto mindre bensin som användes vid kallstart, desto renare var motorerna. Flertalet av motorerna, och speciellt då från de två svenska tillverkarna som hade utvecklats under kortare tid än de flesta andra bilarna, uppvisade ett ökat slitage jämfört med normala bensindrivna bilar. Slitaget kunde direkt relateras till driftsförhållandena (antalet kallstarter, m.m.). Kortare oljebytesintervaller (7 500 km) än normalt användes. De oljor som var speciellt anpassade var bättre än standardoljor men det nämndes i rapporten att de fortfarande inte var fullt anpassade för metanoldrift. 4 STU kom sedermera att ingå i NUTEK efter sammanslagning med dåvarande Energiverket (STEV) och Industriverket (SIND). Efter NUTEK:s uppdelning i flera myndigheter (Energimyndigheten och Vinnova), respektive sammanslagning mellan dessa och verksamheter från KFB, kan Vinnova och Energimyndigheten i dag sägas ha den roll som STU hade.

1 1 Två tidiga svenska rapporter från SMAB 5 (Svenska metanolutveckling AB) kan också vara av intresse att nämna. I den första rapporten undersöktes emissionerna av polycykliska organiska föreningar, PNA (alternativa benämningar är PAH eller PAC), med metanol, bensin och blandningar av metanol och bensin som drivmedel [ 35 ]. Inga konsekventa skillnader mellan de två bränslena och blandningar mellan dem kunde konstateras. PNA som inte finns i drivmedlen kunde hittas i avgaserna. Den andra rapporten från SMAB behandlade främst metanol och bensinblandningar [ 36 ]. Att man koncentrerade sig på detta alternativ i stället för användning av metanol i ren form berodde på att strategin på den tiden var först att introducera metanol i form av låginblandning. Något väsentligt skäl till annan strategi finns knappast i dag heller. 2.6 Alternativ användning av metanol Ovan har inblandning av metanol i bensin, både i form av låginblandning och högre halter (M85) diskuterats. Låginblandning i bensin är sannolikt den bästa och mest kostnadseffektiva vägen att snabbt introducera ett drivmedel på marknaden. Bränsleflexibla bilar (M85) är ett annat koncept av intresse under en övergångsperiod. På längre sikt kan andra koncept vara av intresse. Även om det ligger utanför ramarna för denna studie kan det vara av intresse att kort beröra några av alternativen. Detta eftersom de kan ge en fingervisning om lösningen på några av de problem som har diskuterats ovan. 2.6.1 Direktinsprutning i otto- och dieselkoncept Direktinsprutning är främst intressant eftersom det kan lösa kallstartproblemet. Det är också troligt att problemet med förslitning kan minskas kraftigt. Detta gäller för ottomotorer under förutsättning att insprutningstekniken kan utvecklas. En intressant SAE rapport från 1980 behandlar tester med ren metanol och blandningar av metanol och bensin i en direktinsprutad Ford Proco motor [ 37 ]. Det kan först vara på sin plats med lite bakgrundsinformation. Proco motorkonceptet (Proco: PROgrammed COmbustion) utvecklades av Ford i slutet av 70-talet och början av 80-talet som ett svar på kraven att minska bränsleförbrukningen från personbilarna. De övriga två stora amerikanska tillverkarna satsade då på dieselmotorer i personbilar en strategi som senare övergavs. Fords Proco motor kom aldrig i produktion då det fanns en hel del tekniska problem med konceptet. Bl.a. fanns då inte insprutningsutrustning tillgänglig med den flexibilitet som moderna direktinsprutningskoncept kräver. För att ändå uppmärksamma hur pass långt framme Ford var på den tiden kan man notera att den nivå av NO X emissioner som uppnåddes låg på ungefär samma nivå som för den första moderna direktinsprutade motorn från Mitsubishi. Det sistnämnda resultatet uppnåddes dock mer än 15 år senare (1997) och dessutom med hjälp av en NO X reducerande katalysator. Testerna med metanol i Proco motorn var framgångsrika. En relativt låg känslighet för ångtryck, god bränsleekonomi, låga emissioner och god körbarhet för blandningar av metanol och bensin såväl som för ren metanol (M100). Testerna utfördes med en modifierad insprutningspump som anpassats till metanol. Relativt nyligen har konceptet med direktinsprutning av metanol i förhållande till bensin undersökts vid Universitetet i Zwickau [38, 39]. Försöken som genomförts i en insprutningsrigg har visat vissa fördelar för metanol jämfört med bensin vid 5 SMAB var föregångare till SDAB (Svensk Drivmedelsteknik AB). Som kuriosa kan nämnas att några av de personer som var anställda i bolaget sedermera skulle bli engagerade i Ecotraffic, Nykomb Synergetics och Chemrec.

1 2 direktinsprutning på grund av de fysikaliska egenskaperna 6. Inga försök på motor var ännu kända när denna litteratursökning gjordes. Två koncept med direktinsprutade dieselmotorer drivna med M100 för personbilar utvecklades på 1990-talet av utvecklingsföretagen AVL [40, 41, 42] och FEV [43, 44, 45, 46]. AVL motorn baserades på en 2,3-liters Opel direktinsprutad prototyp som uppenbarligen aldrig kom i produktion. FEV motorn baserades på en 1,9-liters VW TDI motor och utvecklades i samarbete med VW. Båda motorerna använde glödstift och kunder därför använda M100 som drivmedel. Olika kompressionsförhållanden mellan 15,5:1 och 23,5:1 testades med glödstift som tändhjälp och ända upp till 26/27:1 testades med kompressionständning. De slutliga utförandena av motorerna fick i båda fallen kompressionsförhållanden något högre än för dieselbränsle. Nästan lika hög verkningsgrad som med dieselbränsle erhölls i båda fallen. Emissionsnivåerna var, med beaktande av att detta åstadkommits redan för ca 15 år sedan, imponerande. FEV motorn testades även i oberoende tester av amerikanska EPA. Som lägst nåddes en NO X nivå på 0,1 g/km, dvs. nästan i nivå med moderna bensindrivna bilar med trevägskatalysator. Emissionerna av formaldehyd, ett känt problem på metanoldrivna motorer, kunde med katalysator reduceras till en nivå av några milligram. Omsättningen i katalysatorn på bilen från FEV låg då på ca 96 %. Kallstart ner till -20 C (AVL) och -29 C (FEV) demonstrerades. En ganska lång period av förglödning med glödstiftet krävdes dock för att motorerna skulle starta vid denna temperatur. Ingen av de nämnda motorerna nådde produktionsstatus. Sannolikt var orsaken till detta att intresset för metanol kraftigt minskade i början av 90-talet. En annan bidragande orsak kan vara att alkoholdrivna direktinsprutade dieselmotorer inte kan göras bränsleflexibla. Detta är en avgörande nackdel under en introduktionsfas av ett drivmedel. 2.6.2 Dissocierad metanol En av de första rapporterna som behandlar dissocierad metanol kommer från Jet Propulsion Laboratory (JPL) [47]. Genom att använda avgasvärme för att över en katalysator kan metanolen dissocieras i CO och H 2. Detta ökar energiinnehållet i förhållande till ren metanol. Genom att denna energi tas från avgaserna brukar konceptet ibland kallas bottoming cycle på engelska. Forskning inom området bedrevs också på KTH i Sverige på 80-talet och fram till början av 90-talet. Se t.ex. Lars Petterssons doktorsavhandling för en översikt av den forskning som utförts i Sverige [48]. Ångreformering av metanol är ett liknande sätt att öka energiinnehållet för bränslet [49]. I detta fall görs en vatten-gas skift för att konvertera CO till CO 2 och H 2 O till H 2. Detta är för övrigt också den process som används för att framställa vätgas för användning i bränsleceller. I förhållande till dissociation förloras lite energi men å andra sidan kanske det kan kompenseras av att vätgasen har mer gynnsamma egenskaper än den blandning av CO och H 2 som erhålls vid dissociation. Dissociation och ångreformering är två processer som är mycket svåra att utnyttja för andra drivmedel än metanol ombord på fordonet. DME har liknande förutsättningar men de är inte lika grundligt undersökta. Genom att processerna för metanol (och DME) sker vid låga temperaturer till skillnad från förhållandet för kolväten (bensin, diesel, CNG, etc.) finns som sagt var möjligheten att öka energiinnehållet. Detta kan inte göras på ett praktiskt sätt för några andra drivmedel än metanol och DME. Det är något förvånande att de unika möjligheter till verkningsgradsförbättring som finns inte undersökts mer i detalj. 6 Notera det omvända, dvs. att bensin fungerar bättre än metanol vid kallstart med konventionell insprutning i inloppsröret, jämfört med vad den nämnda referensen indikerar.

1 3 2.6.3 Sammanfattande kommentarer om litteraturstudien Inom Intromet-projektet har inte medel funnits för någon regelrätt litteraturstudie i den omfattning som man normalt förknippar med begreppet. Därför har relativt få rapporter behandlats här. Några intressanta kommentarer kring den litteratur som trots allt gåtts igenom har sammanställts nedan. Materialkompatibilitet har ofta framförts som ett stort problem för metanol. Genomgången av litteraturen har dock visat att detta problem är välkänt och att det finns många olika materialkandidater som kan användas. Den standard för testning av material som utarbetats, SAE J1681, borde, om den tillämpas av fordonsindustrin och dess underleverantörer, vara fullt tillräcklig för att säkerställa att låginblandning av metanol inte skall ge några problem med materialkompatibilitet. Testerna utförs nämligen med inblandning av 15 % metanol och därmed borde tillräcklig marginal till den inblandning på 3 % som i dag är tillåten finnas. Även när det gäller tankningsutrustning finns en omfattande dokumentation kring hur sådana anläggningar skall byggas och vilka material som kan användas. Följer man dessa rekommendationer borde problem kunna undvikas även här. Man kan också notera att ångåterföring både enligt steg I och steg II använts i USA. Detta är inte fallet för E85 stationerna i Sverige, vilket kan tyckas något anmärkningsvärt. Ökat motorslitage har konstaterats i ett flertal studier, främst med högre halter metanol (M85 och M100). Värst verkar problemet vara för gamla förgasarbilar. Mekanismerna för förslitningen tycks vara tämligen väl kartlagda. En intressant väg att minska slitaget vore om bränsle-luft prepareringen kunde förbättras. Denna förbättring har redan skett till viss del för bensindrivna bilar under de nära två decennier som katalytisk avgasrening använts. Den körcykel som används i EU i dag börjar med en tomgångsperiod på 11 sekunder. Många nya bilar kan i dag redan uppnå stökiometrisk regering samt t.o.m. tända katalysatorn under denna period. Det är därför givet att en avsevärd förbättring av bränsleluft prepareringen bör ha skett vid kallstart under den nämnda tidsperioden. Kanske är denna förbättring inte lika dramatisk vid kallstart vid lägre temperaturer men även här finns förbättringar eftersom krav på emissioner vid -7 C införts i EU. Tester med modifierade smörjoljor finns dokumenterade och säkert kan bättre oljor minska slitaget. Problemet för bränsleflexibla bilar är dock att man helst vill använda samma olja både om man kör på bensin eller alkohol. Slitageproblematiken gäller som bekant för högre inblandningshalter av metanol. I en rapport finns högre förslitning dokumenterad även för bilar drivna med E15. Här var det dock fråga om förgasarbilar, vilket torde vara största orsaken till problemen. Med så låga inblandningshalter som 3 % och i moderna bilar bör förslitningsproblemet vara ringa eller obefintligt men det finns ändå skäl att undersöka det. Fasseparation har undersökts i många studier. Lösningen på det problemet verkar vara inblandning av högre alkoholer, t.ex. etanol, och en kontroll på att distributionsproblemet hålls torrt. Kallstart är en akilleshäl för alkoholdrivna ottomotorer där några egentliga lösningar ännu inte kommersialiserats. Dock finns mängder av tänkbara lösningar, varav direktinsprutning torde vara den mest intressanta eftersom den också för med sig en del andra fördelar. Vid låginblandning torde inte kallstart utgöra något större problem. Här saknas också studier. Slutligen kan en jämförelse som gjordes mellan olika gasformiga drivmedel för ottomotorer i en amerikansk studie vara värd att kommentera [ 50 ]. Från sammanfattningen i rapporten har följande utdrag gjorts: Gaseous fuels can allow increased efficiency of sparkignition Otto Cycle internal combustion engines during

1 4 warm-up at the expense of reduced specific power output. Neat methanol allows increased fuel efficiency and specific power output and is easier to incorporate into a transportation vehicle. Gaseous fuels are best suited to stationary combustion systems served by pipelines. Liquid fuels are better suited to use in transportation; alternative liquid fuels should be developed with transportation use in mind. Trots att intresset för gasformiga drivmedel är större i dag och sådana svängningar av intresset är inte ovanliga kan man hävda att slutsatserna enligt ovan fortfarande står sig i dag. Svängningarna i intresse mellan olika drivmedel beror ofta på helt andra faktorer än grundläggande tekniska egenskaper.

1 5 3 FLOTTFÖRSÖK M3 I Göteborg genomfördes ett flottförsök 2005-2006 med 10 fordon som körde på en blandning av 3% metanol, 3% etanol och resten bensin, M3E3. Ursprungligen var det tänkt att bara köra på M3 men vid projektstart var det svårt att få tag på bensin för 95 oktan utan etanolinblandning. Dessutom finns ett krav på att stabilisator ska tillsättas bensinen om metanol används som inblandningskomponent och etanol har en sådan effekt. Det gjordes också bedömningen att det finns fördelar att introducera metanol tillsammans med etanol. Etanol och metanol har i många avseenden liknande egenskaper men också skillnader. Etanol har funnits som drivmedel på marknaden både som låginblandning och som E85 för FFV-bilar (trots att det inte funnits lagrum för detta) och blivit allmänt accepterat. Intresset för metanol var stort under 1980-talet ur energiförsörjningssynpunkt och flera flottförsök gjordes. Intresset minskade sedan när oljepriset sjönk och istället kom etanol i fokus men med dess positiva inverkan på emissionerna på dåtidens bilar utan katalysatorer. Göteborgs stad genom Trafikkontoret och Gatubolaget ställde upp med bilar och Statoil gjorde i ordning ett tankställe på stationen i Hjällbo. Under planeringen av placeringen av tankstället fanns flera olika alternativa lokaliseringar men det tog tid att finna en placering där alla krav kunde uppfyllas. Det skulle ligga nära område där Göteborgs stads fordon opererade Det skulle finnas möjlighet att ha en särskild cistern för M3E3-bensinen Tankningarna i försöket skulle redovisas separat Endast bilar i flottförsöket skulle ha rätt att tanka initialt Lokaliseringen måste vara godkänd för hantering av klass-1 vara Det måste gå att komma till med tankbil för påfyllning. Figur 2. Statoils tankstation i Hjällbo, Göteborg. Arbetet med att finna lämplig placering tog längre tid än beräknat vilket bidrog till att flottförsöket blev försenat.

1 6 Figur 3. ConVault ovanjordcistern för M3E3-bensin Ett annat problem var att hitta en lämplig cistern för drivmedlet. Ingen av de föreslagna tankstationerna hade möjlighet att upplåta en befintlig cistern. Identic AB hjälpte till med att hitta lämplig tanknings-utrustning och via företaget Däldehög fick man tag i en cistern som var godkänd för hantering av klass- 1 vara ovan jord (Error! Reference source not found.). Cisternen var är en rektangulär betongkonstruk-tion med mycket hög säkerhetsklassning. Statoil lät Däldehög ta fram ritningar på placering av cisternen, pumputrustning samt kringutrustning som tex belysning. Stationen i Hjällbo utsågs som den mest lämpliga och tillfälligt bygglov och hanteringstillstånd söktes. Under tiden som arbetet med lokalisering av tankstation pågick gjorde Statoil i ordning en blandningscistern på deras anläggning vid Oljenäset i Göteborg. Anläggningen används inte i någon större utsträckning idag så en befintlig cistern kunde användas för blandning av bensinen för flottförsöket. Det krävdes dock en komplettering av en tryck/vacuumventil. Denna lösning medgavs efter en dispensansökan hos Naturvårdsverket. På Oljenäset blandades 25 m3 M3E3 bensin som skulle motsvara behovet under flottförsöket. Hänsyn togs även till behov för sköljning av tankar och ledningar samt att den sista volymen inte kan tas upp på normalt sätt. Bensinen kunde hämtas från OKQ8 i Halmstad som hade möjlighet att tillhandahålla rätt bensinkvalitet med endast 3% etanol. Ångtrycket i bensin i Sverige varierar mellan sommar och vinter. I vinterbensin få ångtrycket vara max 95 kpa och i sommarbensin 70 kpa. Det högre ångtrycket vintertid förbättrar kallstartsegenskaperna men sommartid blir utsläppen av flyktiga kolväten för stor pga av avdunstning och därför är ångtrycksgränsen lägre på sommaren. I södra Europa är gränsen ännu lägre. För att klara sommargränsen blev vi tvungna att invänta bensin med sommarkvalitet som inte blev tillgänglig förrän i april (2005). När bensinen slutligen levererades till Oljenäset tillsattes resterande mängd metanol. Därefter kördes bensinen ut till stationen i Hjällbo vars cistern rymde 6 m3.

1 7 Figur 4. Cistern och pump för flottförsök med M3E3-bensin Att få till ett tankställe var betydligt mer tidskrävande än vad som planerats i projektet. Många parter var inblandade, bygglov och hanteringstillstånd/dispens krävdes, ombyggnad av cisternen i Oljenäset, cistern för drivmedlet, det var inte lätt att få tag i rätt basbensin etc. Till detta kom att flera personer inom Statoil som var involverade i projektet bytte arbetsuppgifter internt vilket är sådant som händer under långa projekt. 3.1 Fordon Fordonen tillhandahölls av Gatubolaget i Göteborg och används av Hemsjukvården. Som framgår av Tabell 1 var det 6 st Toyota Yaris, 3 st Renault Clio och 1 st VW Golf som ingick i flottförsöket. Försöket startade inte förrän efter sommaren 2005 pga att service utförs under sommarmånaderna och därför var det ingen idé att starta före sommaren. Dessutom körs bilarna under sommaren till största delen av sommarvikarier. I just detta område byttes några bilar ut varför de nya bilarna togs i drift senare under hösten. På motsvarande sätt togs några bilar ur drift under våren pga av ålder. Leasingavtalets längd överskreds i några fall för att få så lång tid som möjligt i flottförsöket. Tabell 1. Fordon i flottförsöket. Sträcka och tankningsvolym enligt körjournaler. Bilmodell Reg nr Km före Datum Km Efter Datum Sträcka km Liter Förbrukn L/10 km Toyota Yaris Toyota Yaris Renault Clio Renault Clio UPE 225 22269 2005-09-20 29295 2006-04-27 WUU 011 3857 2005-09-23 12104 2006-04-25 UAA 194 16933 2005-09-13 21719 2006-04-18 UAA 193 37421 2005-09-30 45653 2006-04-23 7026 499 0,71 8247 546 0,66 4786 377 0,79 8232 534 0,65 Renault TZY 164 18994 2005-09-12 23187 2006-05-24 4193 299 0,71

1 8 Clio Toyota Yaris Verso Toyota Yaris Toyota Yaris Toyota Yaris UXL 403 8754 2005-09-20 16279 2006-04-21 WXZ 858 802 2005-11-08 4302 2006-04-26 WYT 735 1168 2005-11-08 5108 2006-05-01 WYT 740 7 1168 5108 7525 373 0,50 3500 259 0,74 3940 286 0,72 3940 286 0,72 VW Golf WYL 879 1085 2005-11-03 5276 2006-04-18 4191 400 0,96 Summa: 55580 3859 3.2 Korrosion En motorinspektion efter flottförsöket genomfördes på en av provbilarna för att undersöka om korrosion eller annan påverkan av M3E3-bensinen förekommit. Inspektionen gjordes 2006-05-29 på Gatubolagets verkstad i Göteborg med assistans av mekaniker. Det är främst korrosion på metalldelar och inverkan på packningsmaterial och plaster som det kan finnas risk för när alkoholer och i synnerhet metanol används. Fordonet, en Toyota Yaris med registreringsnummer UPE 225, miljöklass 2005 (Euro IV), hade vid inspektionstillfället totalt rullat 30 000 km varav 7 000 km på M3E3-bensin. Figur 5. Foto på kolv och cylindervägg. Figur 6. Foto på kolv. Uttagen för ventilerna syns i bildens överkant. 7 Körjournal för detta fordon saknas. Samma uppgifter som för WYT 735 har antagits.

1 9 Cylindrarna inspekterades med endoskop via tändstiftshålen och bränslepumpen monterades bort från tanken och monterades ner i mindre enheter. Ingen åverkan kunde noteras vare sig i cylindrarna eller på bränslepumpen. Cylinderrummet var rent och snyggt. Några mörka fläckar kunde noteras på främst den vänstra kolven som troligtvis är sot. Som jämförelse inspekterades en annan Toyota Yaris som ej varit med i flottförsöket och allltså kört på 95-oktanig standardbensin med 5% etanol. Detta fordon var nyare med kortare körsträcka och något renare i cylinderrummet men i övrigt lika utseende som försöksbilen. Tändstiften såg också helt normala ut. Verkstadspersonalen bekräftade att allt såg normalt ut. Något separat bränslefilter finns ej på bilen utan endast det filter som sitter i tanken före bränslepumpen. Detta filter var helt rent. Figur 8. Foto på bränslepump och filter. 3.3 Analys av motorolja För att studera inverkan på motoroljorna gjorde OKQ8 analyser av motoroljor på 5 bilar, före respektive efter flottförsöket. I samband med service sommaren 2005 togs oljeprover från 6 st bilar innan oljan byttes. Fordonen i flottförsöket hade alla utom en, ny olja före försöket. Proverna efter försöket togs under april 2006. En av de 6 bilarna var inte tillgänglig då så prov togs från 5 bilar. Samtliga bilar varmkördes före provtagningen, och oljan sögs ut från "mittenskiktet". Oljan som togs före flottförsöket analyserades under vintern 2006 och hade alltså stått ett tag men analyserna visade inga tecken på oljorna skulle ha påverkats av detta. Figur 7. Foto på tändstiften. 3.3.1 Analysresultat: 1. Oljeproverna visar att alla bilar är körda med ett körmönster som innehåller korta körsträckor (höga värden på bränslespädning/oxidation/ni trering).

2 0 2. Det är tuffare att vara bilmotor på vintern än på sommaren. Alla prover från april har högre bränsleutspädning än sommarproverna vilket är förväntat. Utspädningen blir högre på vintern starterna är kallare. Dessutom kokar bensinen bort lättare vid varm väderlek så den eventuella spädning som fanns och kom från vintern/våren 2005 försvann under sommaren/hösten samma år. 3. Alla aprilprover är ur oljesynpunkt i sämre skick än sommarproverna av ovanstående skäl. Det är bränslespädningen som driver på oxidation/nitrering. 4. Alla aprilprover uppvisar högre nivåer av slitagepartiklar vilket blir en följd av bränslespädning samt många kallstarter. Bensin smörjer ej samt tunnar oljan. 5. Vatten binds i oljan och ökar normalt under vintern med alla kallstarter. Men här vattenhalterna i aprilproverna är lägre än förväntat och en förklaring skulle kunna vara att alkoholen binder vattnet i oljan och drar ut det ur oljan. 6. Mängden kisel ("Si") är mycket höga på Toyota Yaris och normala på Renault Clio. Det indikerar att Renault har effektivare luftfilter. Däremot uppvisar inte Toyotabilarna högre halter av slitagepartiklar vilket skulle kunna bli följden av sämre luftfiltrering. 7. Vi hittar inga rester av alkoholer och hade inte heller förväntat det eftersom de normalt kokar bort vid motorns driftstemperatur. 8. Alla aprilprover har nått eller når snart sin maximala livslängd. Bilarna behöver snart byta olja. Oljorna är utslitna men vi finner dock inget tecken på att det är spritens fel utan snarare de korta körningarna med kall motor. I stort sett är resultaten av oljeproverna normala och förväntade. Oxidationen/nitreringen är större än förväntat men det betyder inte att det är något fel och utspädningen är hög. Orsaken är nog det sätt på vilket dessa bilar körs med många korta körningar under vintertid. Körjournalerna visar i vissa fall körsträckor på ett par km. Det går inte att se att alkoholinblandningen skulle ha haft någon negativ inverkan på oljan. 3.4 Användaracceptans I slutet av flottförsöket genomfördes en enkätundersökning hos de förare som kört fordonen i flottförsöket. Resultatet blev att förarna inte upplevde någon skillnad mellan vanlig bensin och M3E3. Frågorna tog upp praktiska frågor (tankning och journalföring), drift (motorgång, bränsleförbrukning, driftsäkerhet, motoreffekt) samt samlat intryck. Många upplevde att tankningen fungerat bättre än normalt tack vare att de sluppit köer på tankstationen men denna fördel kan naturligtvis inte tillskrivas M3E3-drivmedlet. 3.5 Introduktion av M3 på allmän tankstation Försöket visar att det är fullt möjligt att öppna upp för allmän användning av 3% inblandning av metanol i bensin. Anpassningen av distributionssystemen för etanol har underlättat detta och användningen av etanol i bensinen har gjort distributionssystemen vattenfria. Försöket visar också att det finns teknik för att hantera drivmedel för ottomotorer ovan jord och att man inte är hänvisad till nedgrävda cisterner. I detta försök tilläts endast fordonen i flottförsöket att tanka den metanolhaltiga bensinen eftersom den bensin som användes under flottförsöket inte fullt levde upp till standardspecifikationen för Mk1-

2 1 sommarbensin. Ångtrycket låg på ca 74 kpa med max tillåten gräns på 70 kpa för sommarkvalitet och syrehalten låg på 2,9% med en maxgräns för både sommar- och vinterkvalitet på 2,7%. Detta har inte haft någon praktisk betydelse för flottförsöket men för allmän användning måste bensinen uppfylla gällande lagkrav.

2 2 4 EMISSIONSMÄTNING PÅ FORDON I projektet har avgasutsläppen från en bil körd på 5 olika blandningar av metanol och bensin analyserats (0, 5, 10, 15 samt 20 vol-% metanol i etanolfri bensin). Proverna har utförts på en chassidynamometer (rullande landsväg) och i enlighet med europaprovcykeln. Totalt utfördes 10 prov (2 per bränsle). Som provbil användes en Renault Clio av 2002 års modell. De observationer som iakttagits är: Avgaskomponenter som i fordonets katalysator skall oxideras, det vill säga oförbränt kolmonoxid (CO), kolväten (HC) och i viss mån även partiklar, tenderar att minska med ökande metanolhalt. Avgaskomponenter som i fordonets katalysator skall reduceras, det vill säga kväveoxider (NOX), tenderar att öka med ökande metanolinblandning i bensin. Bränsleförbrukningen räknat som liter bränsle per körd sträcka ökar med ökad metanolhalt. Detta förklaras av att energiinnehållet i bränslet minskar med ökad metanolinblandning. Energiförbrukningen per körd sträcka [MJ / km] är oberoende av metanolhalt i bensin. Emissioner av formaldehyd ökar medan utsläppen av acetalaldehyd minskar med ökad metanolinblandning. Resultaten kan i stort förklaras av att bilen körs allt mer magert ju mer metanol som blandas in i bensinen. 4.1 Provcell och analystrustning Samtliga prov har utförts i provcell 4 på AVLMTC (tidigare Bilprovningens Motortestcenter). Proverna har utförts vid en omgivningstemperatur av ca 22 O C. Cellen är utrustad med en chassidynamometer av typ Clayton DC 500 (rullande landsväg). Avgaser har före de analyserats spätts ut med luft i en utspädningstunnel, CVS (Constant Volume Sampling) Genom att använda en venturi erhölls ett konstant flöde på 9 m3/min i tunneln. Avgaser har efter att de insamlats analyserat i analysatorer av fabrikat Horiba (9000- system) Avgaskomponent Mätprincip HC FID (Flame Ionisation Detector) CO NDIR (Non-Dispersive Infrared Analyser) CO 2 NDIR (Non-Dispersive Infrared Analyser) NO X Partikelmassa CLA (Chemiluminescence Analyser) Partiklar har insamlats på teflonbehandlade glasfiberfilter av typen Pallflex T60A20 Bränsleförbrukning har beräknats enligt kolbalansmetoden, dvs genom att räkna in alla kolatomer från mätningar av de kolinnehållande avgaskomponenterna (HC, CO och CO 2 ) kan bränsleförbrukningen beräknas (under förutsättning att bränsleparametrar är kända).

2 3 4.1.1 Aldehyder Under provningarna har förekomsten av acetal- och formaldehyd analyserats. Vid dessa provtagningar har utspädda avgaser sugits igenom speciella provrör där eventuella aldehyder adsorberas. Provrören har sedan analyserats på ett externt och för ändamålet ackrediterat laboratorium. 4.1.2 Partikelstorleksfördelning Partiklarnas antal och storleksfördelning har analyserats med en ELPI (Electrical Low Pressure Impactor) från Dekati Oy. Partiklarna laddas positivt i en laddare och sorteras därefter i 12 steg beroende på partiklarnas aerodynamiska diameter (6 nm 7 µm). Partiklarna lämnar ifrån sig sin positiva laddning när de sorterats in i aktuellt steg. På detta sätt kan man elektriskt räkna hur många partiklar det finns i varje storleksintervall. ELPI har en tidsupplösning på 1 Hz. 4.1.3 Bränslen Vid provningarna har 5 olika metanolinblandningar i etanolfri bensin används, 0. 3, 10, 15 och 20 volymprocent. I tabell xx (Ralfs tabell) redovisas kemiska och fysikaliska data för olika blandningsförhållanden av metanol och etanolfri bensin. Bensin och metanol tillhandahölls av Statoil. Bensinen levererades i fat innehållande relativt sett mycket vatten och rost (i praktiken en mycket grumlig bottensats). Bensin och metanol blandades på plats. Eftersom bensinen var förorenad kunde bara en liten del av vad som fanns i faten användas. (Små mängder vatten i bensin leder ovillkorligen till att metanol löser sig i detta vatten och bildar en bottenfraktion). 4.1.4 Provbil Fabrikat Renault Modell Clio 1.4 Årsmodell 2002 Registreringsnummer TEM 413 Tjänstevikt Körsträcka ~ 15.000 km Växellåda 4-växlad automat Motoreffekt 72 kw Miljöklass Miljöklass 2005, motsvarande Euro IV 4.1.5 Inställning av dynamometer Rullmotståndet (F) som använts vid chassidynamometerprovningarna redovisas i Error! Reference source not found. nedan. Motståndskurvan är ett polynom av andra graden. F = F 0 + F 1 * v + F 2 * v 2 där

2 4 v Hastighet [km/h] F 0 87.1 [N] F 1 0.614 F 2 0.0290 Vid proverna användes en svängmassa på 1270 kg. Detta motsvarar bilens tröghetsmoment. Figur 9 Rullmotstånd på chassidynamometer 4.1.6 Körcykel Samtliga prover kördes i enlighet med EU- körcykeln, se Error! Reference source not found. nedan.

2 5 Figur 10. EU-körcykel Körcykeln är uppdelad i tre delar. Således får man tre resultat från ett körprov. Den första delen representerar kallstart av fordonet och den sista delen körning på motorväg med väl uppvärmd motor. Den mellersta delen som är en upprepning av den första delen representerar något som kan liknas vid en stabiliseringsfas. Dessa tre delar (eller faser) viktas sedan samman till ett totalresultat. Aktuella lagstadgade gränsvärden relaterar alltid till det viktade slutresultatet. Innan start skall fordonet ha intagit samma temperatur som omgivningen vilket i denna provserie var ca 22 O C. 4.1.7 Provschema och provningsmetodik Totalt har 2 prover per bränsle utförts (dubbelprov), dvs totalt 10 prov. De två första proverna utfördes med ren bensin (0 % metanol). Nästa dubbelprov utfördes med 3 % metanol i bensin och så vidare upp till den högsta blandningen med 20 % metanol. Vid byte av bränsle tömdes först bilens bränsletank följt av att ca 5 liter av det nya bränslet fylldes på. Tanken tömdes även på dessa 5 liter följt av en påfyllning av ca 15 liter av aktuell bränsleblandning. Denna procedur antogs att på ett tillfredställande sätt säkerställa att bilen kördes på det bränsle som avsågs vid aktuellt prov. Efter avslutad provning sparades det bränsle som inte förbrukats under proven (i praktiken ca 15 2 liter). 4.2 RESULTAT Slutsatser & Diskussion

2 6 Resultatspridningen har för denna provserie varit relativt stor. Vad som orsakar denna spridning är inte helt klart men några delförklaringar är antagligen: Bilen är automatväxlad varför den inte växlar upp och ner på exakt samma ställe vid upprepade körprov. Rullmotståndet på chassidynamometern är inte exakt lika vid de upprepade proverna Använt rullmotstånd kan ha varit något för lågt för att vara representativt. En annan och viktig slutsats är att spridningen i avgasemissioner sker kring låga värden varför små avvikelser får proportionellt sett stor inverkan. De slutsatser (trots osäkerheten orsakad av resultatspridning) som kan dras av denna provserie är: Avgaskomponenter som i fordonets katalysator skall oxideras, det vill säga oförbränt kolmonoxid (CO), kolväten (HC) och i viss mån även partiklar, tenderar att minska med ökande metanolhalt. Avgaskomponenter som i fordonets katalysator skall reduceras, det vill säga kväveoxider (NO X ), tenderar att öka med ökande metanolinblandning i bensin. Bränsleförbrukningen räknat som liter bränsle per körd sträcka ökar med ökad metanolhalt. Detta förklaras av att energiinnehållet i bränslet minskar med ökad metanolinblandning. Energiförbrukningen per körd sträcka [MJ / km] är oberoende av metanolhalt i bensin. Emissioner av formaldehyd ökar medan utsläppen av acetalaldehyd minskar med ökad metanolinblandning. Då metanolhalten ökar minskar luftmängden som behövs för att förbränna bränslet. Utan inblandning av metanol krävs 14.69 kg luft för att förbränna 1 kg bränsle (stökiometrisk mängd). Vid 20 % metanol i bensin krävs 12.95 kg luft för att förbränna 1 kg bränsle. Lambda definieras som det uppmätta luft/bränsleförhållandet (mäts med lambdasond) dividerat med stökiometriska luft/bränsleförhållandet (bränsleparameter). Vid lambda > 1 körs motorn magert och vid lambda < 1 körs motorn fett. Lambda är alltså en parameter som räknas fram genom att mäta luft/bränsleförhållandet uppströms katalysator och sedan dividera detta med en bränslekonstant. Strävan är att avgaserna skall hålla lambda = 1 varför luft/bränsleblandningen in till motorn kontinuerligt justeras. Den provbil som användes i denna provserie är kalibrerad för att köra på bensin varför bränslekonstanten är låst till 14.69. Uppmätta förhållanden i avgaserna kommer alltså att divideras med 14.69. Då metanol blandas in i bensinen kommer förbränningen att bli magrare och magrare ju mer metanol som blandas in i bensinen. Detta eftersom uppmätt luft/bränsleblandning divideras med ett för stort tal. Vid fallet med 20 % metanolinblandning blir det verkliga lambdavärdet = 1.13 då fordonets reglersystem tror att den reglerat lambda till 1.00. Den magra förbränningen förklarar i stort erhållna resultat: Mager förbränning ger högre temperatur vilket ger högre NO X -bildning

2 7 Mager förbränning ger mindre mängd partiklar. Magra avgaser ger bättre katalysatorfunktion för oxidation av CO, HC och partiklar Magra avgaser ger sämre katalysatorfunktion för reduktion av NO X. Bränsleförbrukning (BF) Bränsleförbrukning har beräknats enligt kolbalansmetoden med följande formel: BF = [(CO*429)+HC*0.866)+(CO2*0.273)] / CWF/ ρ där, CWF = bränslets kolinnehåll (mass-%) ρ = Bränslest densitet (kg / m3) För de olika bränsleblandningarna har följande värden använts: 4.2.1 CWF M0 [0%] M3 [3%] M10 [10%] M15 [15%] M20 [20%] 0.8600 0.8446 0.8089 0.7837 0.7586 ρ [kg/m 3 ] 739.40 740.98 744.66 747.29 749.92 Energi [MJ/kg] 43.500 42.737 40.968 39.716 38.473

Figur 11. Total bränsleförbrukning i EU-körcykeln [liter / 100 km] Ur Error! Reference source not found. framgår att bränsleförbrukningen räknat som liter per 100 km ökar med ökad inblandning av metanol. Detta är ett väntat resultat eftersom energiinnehållet per liter minskar med ökad metanolhalt.

4.2.2 Energiförbrukning Jämförelser av bränslen med olika energiinnehåll och densitet kan lätt missuppfattas om bränsleförbrukningen presenteras som volym per sträcka. Genom att räkna om bränsleförbrukningen till en energiförbrukning kan olika bränslen jämföras på ett mer rättvisande sätt. Det är svårt att uppfatta någon tydlig trend vad gäller energiförbrukning för olika inblandningar av metanol. Troligt är att energiförbrukningen är mer eller mindre konstant oberoende av inblandningsförhållande. Figur 12. Total energiförbrukning i EU-körcykeln [MJ/ 100 km]

4.2.3 Koldioxid (CO2) Utsläppen av CO 2 har en svagt sjunkande trend. Trenden är dock svag och slutsatsen som kan dras är antagligen att påverkan på CO 2 -utsläppen endast påverkas marginellt av inblandning av metanol. Ju mer metanol som inblandas i bensinen desto högre blir förhållandet mellan väte och kol. Detta leder till att CO2-bildningen minskar. Figur 13. Emissioner av koldioxid 4.2.4

4.2.5 Kolväten (HC) Ur Error! Reference source not found. nedan framgår att de totala utsläppen av oförbrända kolväten är väl under den lagstadgade nivån på 0.20 g per km för samtliga bränslen och prover. Ökad inblandning av metanol ser ut att leda till att utsläppen av kolväten minskar. Figur 14. Emissioner av kolväten

4.2.6 Kolmonoxid (CO) Ur Error! Reference source not found. nedan framgår att de totala utsläppen av oförbränd kolmonoxid är väl under den lagstadgade nivån på 2.3 g per km för samtliga bränslen och prover. Ökad inblandning av metanol ser ut att leda till att utsläppen av kolväten minskar. Spridningen är relativt sett stor, speciellt för fallet med ren bensin och 10 % inblandning av metanol. Trots spridningen tyder det på att CO-emissionerna minskar med med ökad metanolhalt. Figur 15. Emissioner av kolmonoxid

4.2.7 Kväveoxider (NOX) Ökad metanolinblandning ser ut att leda till ökade NOX-emissioner. Spridningen är relativt sett stor men trenden verkar peka mot att NOX-utsläppen har en ökande tend Figur 16. Emissioner av kväveoxider

4.2.8 Formaldehyd och acetalaldehyd Ur Error! Reference source not found. och Error! Reference source not found. nedan framgår att emissionerna av formaldehyd ökar med ökad inblandning av metanol samtidigt som emissionerna av acetalaldehyd har en nedåtgående trend. Figur 17. Emissioner av formaldehyd [totalresultat NEDC] Figur 18. Emissioner av acetaldehyd [totalresultat NEDC]

4.2.9 Partiklar (massa) Utsläpp av partiklar mätt som partikelmass har en avtagande trend med ökad inblandning av metanol. Figur 19. Emissioner av partiklar [gravimetrisk mätning]

3 6 5 EMISSIONSMÄTNINGAR I MOTORPROVCELL Inverkan av olika metanolblandningar i etanolfri bensin med avseende på emissioner och bränsleförbrukning har undersökts för en direktinsprutad och en portinsprutad SI motor. Båda motorerna är standard kommersiella motorer där ingen anpassning eller optimering genomförts för de olika bränsleblandningarna. Fem olika bränsleblandningar har använts 3, 5, 10, 15, 20 volymprocent samt ren bensin. Prov har genomförts för dellaster (standard väglaster) samt vid fullast, WOT. 5.1 Provmotorer Två olika SI bensinmotorer har povats. Den ena en direktisprutad motor fron Nitsubishi och den andra en portinsprutad från Volvo. Ingen anpassning av provmotorerna har gjorts för de olika bränsleblandningarna. Mitsubishi GDI Volvo portinsprutad direktinsprutning Cylinderdiameter 81 mm 83 Slaglängd 89 mm 90 Slagvolym 1,836 dm 3 2,435 Bränsleinsprutningstryck 5,0 Mpa 3,5 bar Cylinderkonfiguration Rak fyra cylindrar Rak 5 cylindrar 5.2 Bränslen Vid provningarna har 5 olika metanolinblandningar i etanolfri bensin används, 0. 3, 5, 10, 15 och 20 volymprocent. I Bilaga III redovisas kemiska och fysikaliska data för olika blandningsförhållanden av metanol och etanolfri bensin. Bensin och metanol tillhandahölls av Statoil. Bensinen levererades i fat innehållande relativt sett mycket vatten och rost (i praktiken en mycket grumlig bottensats). Bensin och metanol blandades på plats. Eftersom bensinen var förorenad kunde bara en liten del av vad som fanns i faten användas. (Små mängder vatten i bensin leder ovillkorligen till att metanol löser sig i detta vatten och bildar en bottenfraktion). 5.3 Emissionsmätningar Emissionsmätning genomförs före och efterkatalysator. Mätning sker av HC, NOx,CO och CO 2. Samtliga mätningar har utförts på CTH institutionen för förbränningsmotorteknik. Avgaskomponent HC CO CO 2 NO X Mätprincip FID (Flame Ionisation Detector) NDIR (Non-Dispersive Infrared Analyser) NDIR (Non-Dispersive Infrared Analyser) CLD (Chemiluminescence Detektor) Bränsleförbrukning har mätts med en AVL bränslevåg

3 7 5.4 Provpunkter Tabell 2. Provpunkter (väglaster) för samtliga blandningar Provpunkt Nr Varvtal [rpm] Last [BMEP, bar] Förbränningsmod 1 1500 1,5 Stratifierad 2 2000 2 Stratifierad. 3 2000 3 Stratifierad 4 2500 3 Stratifierad 5 3000 3 Stratifierad Tabell 3. Särskilda provpunkter med M5, M10 på GDI motor Provpunkt Nr Varvtal [rpm] Last [BMEP, bar] 1 2000 2 2 2000 3,5 3 2000 1 5 2000 3 6 2000 2 homogen λ=1 Tabell 4. Provpunkter vid fullast (WOT) (lasten är riktvärden) Provpunkt Nr Varvtal [rpm] Last [BMEP, bar] 1 1000 8 2 2000 10 3 3000 10,3 4 4000 11,3 5 5000 11,8 6 6000 10,5

3 8 5.5 Provresultat Volvo Portinsprutad 5.5.1 HC emissioner HC emissioner består av helt eller delvis oförbränt bränsle men kan även till viss del härröra från motorns smörjolja. Den vanligaste orsaken till HC emissioner för en Ottomotor är partiell nedkylning av förbränningen särskilt vid låga effektuttag då förbränningsrummets temperatur överlag är låg. En annan orsak är att bränsle kan gömma sig i kolvringspår eller i spalten mellan cylinder och kolv och därmed undgå oxidering. För väglaster (Figur ) är tendensen en ökning av HC upp till och med M10 för att därefter falla successivt med ökad metanolinblandning. För samtliga mätningar låg lambda stabilt mellan 0,99-1.0. För fullastmätningen (Figur) är tendensen något tydligare att HC emissionerna minskar med ökande metanolinblandning. Mätningarna visar att vid fullast är luftflödet till motorn lika vid samma provpunkt och att lambda mätt i avgaserna uppvisar små avvikelser. Det extra syret som följer av ökad metanolhalt tycks därför ha en positiv inverkan på HC emissionerna. Det behövs dock en relativt hög inblandning innan det får ett signifikant genomslag.

3 9 5.5.2 5.5.3 CO emissioner CO emissionerna är primärt orsakade av otillräcklig mängd luft i förhållande till bränslemängden, alltså vid lamda < 1. Signifikant för CO bildningen är att den ökar snabbt då lamda understiger 1 men ligger på ett stabilt värde vid lamda > 1. Detta kan medföra att CO halten kan variera starkt genom att det är flödesobalnser mellan de olika cylindrarna trots att det totala lamda mätt i avgaserna från motorn ligger på 1. För väglaster kan man urskilja en tydlig trend att CO minskar med ökande metanolhalt. Det stökiomertriska förhållandet ligger i intervallet 0.99-1 och det verkar som det syre som följer med via metanolen har en gynnsam inverkan på förbränningen med avseende på CO emissionerna. För WOT är emissinsnivåerna klart proportionella mot lamnda. Vid 2000 och 3000 rpm är lamda lika med ett församtliga halter och CO halten har ingen spridning mellan de olika metanolhalterna. För varvtalen 3000-5000 rpm sprider sig CO halten i proportion till luftunderskottet. Det finns ingen klar trend mellan luftunderskott och metanolhalt och följdaktligen inet något signifikant samband mellan metanolhalt och CO nivå heller, utom för M20. För M20 gäller att lamdavärdet är högre än för samtliga övriga blandningar. Det är endast marginella skillnader i motoreffekt mellan de olika mätningarna. Det finns en klar trend att CO ökar med minskat lambda men att denna inverkan är mindre känslig med ökande metanolhalt. Detta faller sig naturligt vid WOT då ingen strypning av luftflödet sker och det extra syret som tillförs genom metanolen medför extra syre vid förbränningen.

4 0 Figur specifika CO emissioner fullast före katalysator(wot)

4 1 5.5.4 NOx emissioner Kväveoxider bildas genom en oxidation mellan luftens syre och kväve under förbränningsprocessen. Koncentrationen av kväveoxider i avgaserna påverkas av luft bränsleförhållandet och har ett maximum strax över det stökiometriska förhållandet. Bildningen av kväveoxider är starkt temperaturberoende och mängden ökar därför med ökande motorbelastning. För dellastmätningarna kan möjligen en svag tendens till minskad specifik NOx för respektive belastningspunkt urskiljas. Kväveoxider som ökar med ökande förbränningstemperatur och syrekoncentration uppvisar en nära nog spegling av CO emissionerna för WOT fallet. Detta gäller nära nog också vid jämförelse med HC emissionerna. Den med ökande varvtal ofullständiga förbränningen av bränslet har en kylande effekt på förbränningstemperaturen samtidigt som det minskade lambdavärdet visar på en låg syrekoncentration.

4 2

4 3 BSFC Figur xx visar hur bränsleflödet ökar med ökande inblandning av metanol. Skillnaden mellan de olika blandningarna står dock inte alltid i proportion till ökningen av metanol. Figur visar det energikorrigerade flödet. Skillnaderna i bränsleförbrukningen utgör ett mått på motorns totalverkningsgrad för de olika belastningspunkterna. Ur grafen framträder återigen M20 som den bästa blandningen avseende CO 2 liksom tidigare visats för HC och CO.

4 4

4 5 5.6 Provresultat Mitsubishi GDI 5.6.1 HC emissioner För HC emissioner varierar värdena något slumpartat med metanolhalten för de olika belastningspunkterna. Detta stämmer relativt väl vid en jämförelse mellan olika mätningar vid samma belastning och tillfälle. GDI motorn uppvisar en större instabilitet från cykel till cykelmätning jämfört med den portinsprutade motorn. Trenden tycks dock vara att HC ökar med ökande metanolhalt, vilket är tydligast för de högre blandningarna. Resultatet är i motsats till det portinsprutade fallet där nivån faller vid de högre halterna. Nivåerna för GDI motorn är också betydligt högre jämfört med den portinsprutade motorn. För fullastfallet figur ligger nivåerna högre för metanolblandningarna än för ren bensin och faller sedan med ökande inblandning. De inplottade lambdavärdena ger inte någon direkt vägledning till trenden. En möjlig förklaring kan vara att bränslets H/C förhållande ökar med ökad inblandning.

4 6 5.6.2 CO emissioner För väglaster kan en tydlig trend urskiljas att CO minskar med ökande metanolhalt. Eftersom värdet på lambda ligger i intervallet 1,75-2,1 för samtliga mätningar är det sannolikt att det syre som transporteras med bränslet har en gynnsam inverkan på oxideringen av CO i själva förbränningszonen. I jämförelse med portinsprutad motor är nivåerna lägre och minskningen av CO starkare med ökad metanolhalt

4 7 5.6.3 NOx emissioner Möjligen kan en svag ökning av NOx emissionerna konstateras jämfört med M0 fallet. Mellan de olika metanolhalterna kan inte någon direkt signifikant trend utläsas utan skillnaderna verkar snarare bero på cykel till cykelvariation. För lastpunkterna 2-5 ligger nivåerna överlag på ca 1/3 av fallet med portinsprutad motor. Sannolikt beror en del av detta på det höga luftöverskottet som har en kylande inverkan på förbränningstemperaturern. För fullastfallet ökar specific NOx med ökande metanolinblandning. De inlagda lamdavärdena för respektive mätpunkt visar att syrehalten ökar med ökande metanolhalt och att det sannolikt är detta som är orsaken till ökningen av kväveoxiderna. 5.6.4 BSFC Figur xx visar hur bränsleflödet ökar med ökande inblandning av metanol. Skillnaden mellan de olika blandningarna står dock inte alltid i proportion till ökningen av metanol och tycks även vara något slumpmässig. Figur visar det energikorrigerade flödet. Skillnaderna i bränsleförbrukningen utgör ett mått på motorns totalverkningsgrad för de olika belastningspunkterna. Ur grafen framträder M20 som den bästa blandningen för samtliga belastningar.

4 8

4 9 5.6.5 Jämförelse mellan M5 och M10 En separat jämförelse har genomförts för blandningarna M5 och M10 med belastning enligt tabell 2. Denna belastning är den samma som användes i en tidigare studie 8 på samma motor men med inblandning av etanol i ren bensin. För HC emissionerna är nu trenden tydligare att dessa emissioner minskar före katalysator med fördubbling av metanolhalten. Eter katalysator är skillnadrna mer utjämnad samtidigt som nivåerna minskar kraftigt. Luftöverskottet vid M5 har överlag varit högre än vid M10 och är sannolikt den viktigaste faktorn till att M5 uppvisar lägre nivåer än M10. I den homogena punkten (λ=1) framträder tydligt skillnaden i ökad syrehalt i M10 blandningen. 8 Influence of Ethanol Contents in Gasoline on Speciated Emissions from a direct Injection Stratified Charge SI Engine. SAE 2001-01-1206. Sandquist et al.

5 0 Figur Jämförelse av specifik HC emission efter katalysator mellan M5 och M10 med belastning enligt Tab. 2 För CO emi ssio nern a före kata lysa tor (Fig ur) är tren den äve n här tydli g att CO emi ssio nern a min skar med M10 jämfört med M5 trots att λ är överlag högre för M5. Detta indikerar att syre som tillförs via bränslet har en mer gynnsam inverkan på förbränningen än det syreöverskott som finns totalt i förbränningsrummet. Detta framträder tydligt i den homogena punkten där det inte finns något syreöverskott för någon av blandningarna. Efter katalysator är oxideringan av M5 fullständig förutom vid den homogena punkten där värdet för M5 är högre än för M10. För kväveoxiderna är det ingen större skillnad mellan före respektive efter katalysator (Figurerna). Reducering av kväveoxider kräver en syrefattig miljö, vilket inte är fallet förutom i den homogena punkten. I övrigt så följer NOx värdena väl värdena för lamda och inverkan av metanolhalten är sannolikt försumbar. Slutligen visar Figur koncentrationerna av metan, acetaldehyd, formaldehyd och metanol före respektive efter katalysator. Värdena baserar sig på medlevärdet av mätningarna vid 2000 rpm och 2 bars medeltryck. Metanhalten är hög före katalysator medan metanolhalten är mycket låg. Efter katalysator har metanhalten miskat medan metanolhalten har ökat. Detta beror på att en del av metanet oxideras till metanol i katalysatorn. För acetaldehyd och formaldehyd gäller små koncentrationer före katalysator och som minskar ytterligare i katalysatorn.

5 1 Figur Jämförelse av specifik CO emission före katalysator mellan M5 och M10 med belastning enligt Tab. 2 Figur Jämförelse av specifik CO emission efter katalysator mellan M5 och M10 med belastning enligt Tab. 2. Kurvorna visar motsvarande lambda värden

5 2 Figur Juni 2006 Jämförelse av specifik NOx emission Projektnr efter 20679-1 Figur Jämförelse av specifik NOx emission före katalysator katalysator mellan mellan M5 M5 och och M10 M10 med med belastning enligt belastning Tab. enligt 2. Kurvorna Tab. 2. visar motsvarande lambda värden

5 3 5.6.6 Slutsatser Inblandning av metanol i etanolfri bensin har haft en viss gynnsam inverkan på basemissionerna avseende CO och energieffektivitet. För HC och NOx emissionerna har det inte gått att påvisa någon signifikant inverkan. Tendensen har sammantaget varit en mycket svag ökning av HC för båda motortyperna medan NOx minskat för den portinsprutade motorn men ökat svagt för GDI motorn. Efter katalysatorn är skillnaderna mer utjämnade och för de oxiderande emissionerna är värdena överlag låga. För kväveoxiderna är förändringarna mycket små och tycks påverkas mer av andra faktorer än bränsleblandningen. Halterna av metan, acetaldehyd, formaldehyd och metanol i avgaserna är mycket låga. Katalysatorn reducerar dessa ytterligare till nära noll värden, undantaget metan. Sammantaget finns det ingen anledning att avstå från inblandning av metanol i bensin där redan 10% inblandning i de flesta fall har en gynnsam effekt på emissioner och fossil CO 2 både genom inblandning samt att motorn verkningsgrad ökar något. Det är säkert möjligt att nå ytterligare prestandaförbättringar genom optimering av motor och dess insprutningssystem för aktuellt bränsle.

5 4 6 INBLANDNING AV ETANOL OCH METANOL 6.1 Bränslespecifikationer. Det för projektet initialt föreslagna M3-bränslet skulle bestå av en låginblandning av 3 vol- % metanol i bensin. Ett sådant blandbränsle förekommer f n inte på marknaden. Det tyska bolaget Aral har dock utnyttjat metanolinblandning i bensin under lång tid, varvid halten lär ha varit omkring 2 vol-%. Man använde sig därvid av s k cosolventer för att göra blandbränslet mer tåligt mot vatteninträngning och att därvid förhindra att bränslet separerar i två faser ( fasseparation ). Motsvarande inblandning av en cosolvent kunde förutses behövas även i föreliggande projekt för M3 (se nedan). För bensin torde det vara den gällande specifikationen för bensin, miljöklass 1 (MK 1), som är aktuell. Denna ges av svensk standard SS 15 54 22, Motorbränslen Oblyad bensin av miljöklass 1 Krav och provningsmetoder. Den är fastställd 2000-12-12 och är ett svenskt komplement till Europastandarden SS-EN 228 ( Automotiv fuels Unleaded petrol of environmental class 1 Requirements and test methods, utgåva 5). Standarden är anpassad till den svenska lagstiftningens definitioner av miljöklassad motorbensin i miljöbalken. Som synes av Bilaga I, där aktuella krav enligt standarden framgår, kan upp till 3 vol-% metanol ingå i bensinen utan att standardens krav åsidosätts. Ett annat krav är att masshalten syre ej får överskrida 2,7 vikts-%. Detta senare krav begränsar halten av den tillåtliga mängden oxygenater i bränslet. 3 vol-% metanol innebär en masshalt syre av endast 1.6 vikts-% (om inga andra oxygenater är närvarande). Detta innebär då faktiskt, att det redan finns en accepterad standard för blandbränslet M3, som skulle kunna användas. Någon ny standard för M3 behövs därför inte. Det finns dessutom en marginal för ytterligare oxygenatinblandning, som kan användas för något speciellt ändamål såsom att öka bränslets tålighet mot fasseparation (p g a vatteninträngning). Om etanol väljes för denna funktion, finns därmed en marginal på 3,0 vol-% etanol. Ett blandbränsle, som skulle kunna betecknas M3E3 satisfierar också angiven bensinstandard, med kravet på en syrehalt inte överstigande 2,7 vikts-%. Ett sådant bränsle har alltså fördelen gentemot M3 att kunna vara mer robust med avseende på vatteninträngning och därav följande fasseparation. Slutsatsen blir alltså, att gällande bensinspecifikation tillåter ett blandbränsle innehållande såväl 3 vol-% metanol som 3 vol-% etanol. För bränsle innehållande metanol synes specifikationskraven för bränslemetanol kunna sammanfalla med den specifikation, som hittills gällt för metanol till kemisk industri. En aktuell specifikation kan därför vara en av International Methanol Producers and Consumers Association (IMPCA) specification 1999, som återges i bilaga II och som antas kunna också fylla de strängare krav för den metanolkvalitet, som skall kunna användas för FCV ( Fuel Cell Vehicles ). I avsaknad av en produktion av biometanol har för närvarande ännu inte någon särskild specifikation för en sådan, på förnybara råvaror baserad produkt kunnat tas fram. Man torde dock kunna få förutsätta, att en gångbar specifikation för biometanol kommer att sammanfalla med den för fossilbaserad metanol gällande industristandarden. Vad beträffar framtida utveckling och användning av bränslecellfordon (FCV), så kommer sannolikt dessa att kräva inte bara strikt trohet mot en skärpt metanolspecifikation utan även trohet också mot en närmast sluten hantering av metanol från vaggan till graven. En

5 5 sådan hantering blir då helt tillägnad slutanvändning av metanol i FCV-fordon med de stränga krav på att metanol inte får förorena extremt känsliga delar i bränslecellsystemet (t ex system för konvertering av metanol till vätgas on line. De krav som då måste ställas på metanolkvaliteten har undersökts i ett projekt, som nyligen beskrivits i en rapport från bränslecellbolaget XCELLSiS ( Methanol Fuel Quality Specification Study For Proton Exchange Membrane Fuel Cells, av Melissa Funk). Härutöver har organisationen Methanol Fuel Cell Alliance (MFCA) nyligen på ett mer heltäckande sätt belyst problematiken med metanol för FCV-användning ( MFCA joint position document ) i ett omfattande forskningsdokument (242 sidor). Den slutsats som kan dras av dessa bränslecellsdedicerade studier är att de krav, som behöver ställas på metanol för låginblandningsändamål skiljer sig på ett par punkter från de krav som bränslecellanvändningen ( FC-bränsle ) ställer. En viktig skillnad är att FCmetanol skall innehålla vatten till ca 20% medan metanol för låginblandning kräver högsta möjliga vattenfrihet för undvikande av fasseparation i bensinblandningar. En annan skillnad består i att extremt höga krav måste ställas på ett distributionssystem för metanol till FC-bränsle medan distributionen för låginblandning i varje fall inte skulle behöva vara helt sluten och dedicerad uteslutande för metanol (blandad användning av rörledningar för bensin och alkohol kunde t ex vara tillåtlig). 6.1.1 Möjliga bränsleformuleringar. Genomförande av fältprov med M3-bränsle kräver att en basbensin helt utan tillsatser kan tas fram. Denna bensin skall kunna karaktäriseras som ett M0E0-bränsle med en specifikation enligt svensk standard SS 15 54 22. Metanol skall tillsättas med specifikation enligt tillämplig standard (t ex enligt International Methanol Producers and Consumers Association (IMPCA) specification 1999, bilaga II, eller Federal Grade AA). En infrastruktur för fältprovet inkluderande en lämplig bränsletank, förslagsvis av kolstål, rostfritt stål eller av galvaniserat material, skall då etableras och användas för bränslelagring och tankning. Den låginblandning, som för närvarande används i Sverige, är ett E5-bränsle, som uppfyller svensk standard. En fungerande infrastruktur för E5 har följaktligen etablerats med gott resultat. Att etablera ett med detta system konkurrerande M3-system i stor, kommersiell skala skulle möjligen komma att stöta på vissa besvärliga problem. Det kan därför förefalla som mer genomförbart och mindre problemfyllt att istället för en M3- formulering inrikta introduktionsfasen för en metanolhaltig låginblandning på ett recept, som utgick ifrån E5-bensin som grundbensin (istället för en E0M0-formulering). En sådan blandning kan åstadkommas utan att den aktuella bensinstandarden för Mk1 överträds. En låginblandning som således innehåller både metanol och etanol kommer dessutom att få relativt M3 bättre egenskaper samtidigt som den redan etablerade infrastrukturen för E5 kan användas utan problem. M3-bränsle är känslig för fasseparation genom vatteninträngning. Detta problem skulle kunna lindras (som omnämnts härovan) genom att istället helt ut utnyttja den bensinspecifikation som gäller i vad avser maximal halt av syre i bränslet (2,7 vikts-%). Om man nämligen utgår från E5-bränsle, skulle ett bränsle innehållande 1,7 vol-% metanol i E5-bensin inte överskrida den stadgade maximala gränsen på 2,7 vikts-% syre. Halten etanol sjunker då något med denna metanolinblandning till 4,9 vol-%. Aktuell bensinstandard skulle då innehållas med formuleringen M1,7E4,9. Fördelarna med denna bränsleformulering är bl a följande: 1. M1,7E4,9 är ett ur fasseparationssynpunkt mer stabilt bränsle än M3-bensin.

5 6 2. M1,7M4,9 uppfyller gällande bensinstandard vad avser tillåtliga halter av etanol, metanol och syre. 3. M1,7E4,9 kan lätt åstadkommas genom att för fältutprovningen använda kommersiellt tillgängligt E5-bränsle. 4. En låginblandning M1,7E4,9 skulle omedelbart kunna introduceras utan problem, om det tilltänkta fältprovet med M3 inte ger anledning till bekymmer av något slag. Det är tom sannolikt, att ett sådant bränsle skulle kunna tillhandahållas till ett billigare pris än nuvarande E5-bränsle (kanske t o m utan punktskattebefrielse för metanolkomponenten). Marknadens pris på metanol är också mer stabilt än priset på etanol, som förmodligen kommer att stiga i framtiden beroende på att användningen i Europa av etanol i bensin sannolikt kommer att öka. 5. M1,7E4,9 skulle kunna färdigtillblandas på i princip samma sätt som E5 idag genom att tillhandahålla en alkoholkomponent innehållande ca 25,8 vol-% metanol i vattenfri etanol. Denna alkoholblandning tillsättes sedan bensin till 6,6 vol-% för att erhålla ett M1,7E4,9-bränsle. 6. Produktionen av M1,7E4,9 skulle på detta sätt kunna etableras utan förändring av nuvarande infrastruktur för E5. Behovet av en särskild infrastruktur för metanolhaltig låginblandning bortfaller. Infrastrukturen för E5 har fungerat utan att problem med t ex vatteninträngning och därav orsakad fasseparation hittills inträffat. Denna omständighet utgör en betydande, kanske avgörande fördel för M1,7E4,9 över M3-bränsle, som sannolikt måste avvakta tillkomsten av ett helt nytt infrasystem för att kunna etableras (M3 och E5-bensin skulle i praktiken kanske t o m komma att ses som varandra uteslutande system av oljebolagen till stort förfång för möjligheten att etablera en låginblandning av metanol i bensin). Med referens till ovanstående kommentarer förefaller det således vara såväl tekniskt som ekonomiskt lättare att introducera metanol för låginblandning i bensin genom en M1,7E4,9-formulering än genom en M3-formulering. Utgående från fältprovets M3-bränsle skulle ett förprov enkelt kunna genomföras med en blandning av M3 och E5 med en eller ett par av provfordonen, i syfte att dels förbereda för en möjlig storskalig introduktion av M1,7E4,9 och dels för att inom fältprovets ram få till stånd en jämförelse mellan M3 utan cosolvent och en formulering baserad på E5, där etanolens funktion skulle bestå i att just vara cosolvent. Respektive metanol-, etanol- och syrehalter i sådana genom att blanda M3- och E5-bränsle producerade bränsleformuleringar framgår av Figur 20 nedan. 6.1.2 Fasseparationsproblemet. Konventionella petroleumbaserade bränslen har ytterst liten benägenhet att ta upp vatten och förbli homogena. Vatteninträngning i bränslesystemen leder därför lätt till fasseparation, dvs vatten ansamlas i en särskild fas på botten av lagercisterner och fordonstankar (vatten har högre täthet än bensin). Kapaciteten att ta upp vatten utan att fasseparation uppträder ökar dock kraftigt vid inblandning av alkoholer. Men så snart kapacitetsgränsen för vattenupptagningsförmågan vid en viss alkoholinblandning har nåtts sker ändå en uppdelning av blandbränslet i två skilda faser, varvid den (sjunkande) tyngre fasen består av såväl vatten som alkohol. Bränslets formulering måste då vara sådan att säkerheten mot fasseparation blir betryggande i hela kedjan distribution, lagring och slutlig användning i fordon.

5 7 Vid fasseparation sjunker alltså den tyngre vätskefasen till botten av en lagertank och tenderar sedan att sprida sig därifrån ut i distributionssystemet, om den inte upptäcks och åtgärdas. Eftersom den lättare bensinfasen riskerar att bli off-spec efter fasseparationen (bl a extraheras aromater ut i alkoholfasen), vartill kommer att alkoholens oktantalseffekt förloras, påverkas bensinens egenskaper negativt (motorn hackar eller t o m stannar. Om den vattenhaltiga alkoholfasen kommer in i bränslesystemet stannar motorn omedelbart). Andra negativa effekter består i ökad korrosion med risk för filterigensättning på grund av rost- och smutsinblandning i bränslet. Det blir om detta inträffar, nödvändigt att dränera och rena hela bränslesystemet i motorn, innan nytt bränsle kan tankas. Figur 20. Syrehalter för M3 och E3 Toleransen mot vatteninträngning beror också på bensinens kemiska sammansättning. Så t ex ökar vattentoleransen vid ökande halt av aromater. Den ökar också vid ökande alkoholinblandning, varvid inblandning av högre alkoholer (C X -alkoholer, med X>1) utgör ett mer effektivt skydd än vid ren metanol-inblandning. Dessutom stiger vattentoleransen vid ökande temperatur, varav också följer att en specifikation för en blandbensin måste kunna specificera en lägsta temperatur för att säkra homogeniteten ( enfasigheten ) av den aktuella bränsleformuleringen vid alla de yttertemperaturer, som kan förekomma i bensinens användningsområde. Enligt en undersökning (SMAB 1978, Framtida drivmedel ) ges den maximala inblandningen av vatten i en metanol/bensin-blandning vid 20 o C i nedanstående Tabell 5: Tabell 5. Maximal inblandning (vikts-%) av vatten i bensin/metanol (vid 20oC) Vatten Bensin Metanol 0,023 100 0 0,06 98,0 2,0 0,13 94,9 4,9

5 8 0,15 93,1 6,8 0,24 89,8 10,0 0,32 86,6 13,1 Genom enkel interpolering fås nu att vattentåligheten för ett M3-bränsle ligger på nivån 0,08 vikts-% vatten för den speciella bensin, som undersökningen avsåg. IMPCAs standardförslag anger ett maxvärde på 0,1 vikts-% vatten i metanol, vilket för M3 innebär ett maximalt vattentillskott av 30 ppm till blandbensinen, som därför får en marginal för vatteninträngning på åtminstone ca 540 ppm upp till en vattentolerans (vid 20 o C) av 800 ppm (800-230-30 = 540) för M3. Om detta inte kan anses tillräckligt måste tillsatser göras av högre alkoholer, som har betydligt större löslighet i bensin än metanol. Vattentoleransen hos en metanol/bensin-blandning ökar vid tillsats av en högre alkohol såsom isobutanol (bäst är C 5 -C 6 -alkoholer). Enligt gjorda undersökningar ökar vattentåligheten vid 30 o C till omkring 0,20 0,30 vikts-% vid tillsats av isobutanol till 4 vikts-% i en blandning med 16 vikts-% metanol. Vilka värden som skulle erhållas med dagens svenska MK1-bensin och vid lägre låginblandningshalter av metanol och etanol har inte klarlagts. Detta bör dock göras inför en introduktion av en metanol/bensin-blandning som drivmedel. E5-bränsle med en aromathalt av 26 % klarar ett krav på en vattentolerans av 0,1 vikts-% vid så låga temperaturer som -30 o C enligt Alcohol and alcohol blends as motor fuels, (STU information 580-1986, avsnitt 6.8), varför man kan dra slutsatsen att en kombination av metanol och etanol i härovan antydda proportioner också skulle göra detsamma vid användning av MK1-bensin enligt aktuell standard med enligt standarden tillåtliga aromathalter (upp till 42%). 6.1.3 Flyktighet. Körbarheten (t ex i termer av hur fordonet svarar på förarens behandling av gaspedalen) av ett bränsle beror i hög grad på dettas flyktighet. Körbarheten beror således inte bara på motorns egenskaper (t ex storlek, vridmoment, etc) utan också på hur väl blandning sker av luft och bränsle i i synnerhet - förgasarmotorer. Detta blir särskilt påtagligt under mer extrema förhållanden av kyla och värme. Kallstartegenskaper, acceleration, tomgång, och uppvärmningstid är exempel på egenskaper, som kan påverkas av bränslets flyktighet. Flyktigheten hos ett bränsle eller en olja kan enklast definieras som dess tendens att övergå från vätskefas till ångfas och beror på dess sammansättning och temperatur. Sammansättningen har betydelse, eftersom bensin innehåller många olika komponenter med olika koktemperaturer mellan ca 20 och till mer än 200 o C, och bränslet exponeras i motorn inte bara för omgivningens temperatur utan också för arbetstemperaturen i hela bränslesystemet. Bränslet kan således komma att exponeras för temperaturer på från (åtminstone) -30 till ca +120 o C i förhållanden, som typiskt kan förekomma i Europa. På grund av att alkoholer karaktäriseras av starka s k vätebindningar är alkoholernas flyktighet avsevärt lägre än många av de kolväteföreningar, varav bensin består. Detta illustreras enklast genom att jämföra kokpunkterna för de olika föreningarna. Så t ex har metanol och etanol höga kokpunkter (69 resp 78 o C) medan motsvarande (jämförbara molekylvikter) kolväten har betydligt lägre kokpunkter (t ex etan har en kokpunkt på 88 o C). Vid låginblandning av alkohol i bensin inträffar dock det fenomenet, att ångtrycket för blandningen ökar jämfört med den alkoholfria bensinen. Detta är särskilt utpräglat vid låginblandning av metanol.

5 9 Tabell 6. Beräknade RVP-värden för olika aktuella alkoholinblandningar i bensin. Formel Basbensin RVP-ökning Total RVP Kvalitet M3 RVP = 59-0,8 69,2 Sommar M3 RVP = 85-0,5 94,5 Vinter M3E3 RVP = 57-0,8 69,2 Sommar M3E3 RVP = 83-1,4 93,6 Vinter M1,7E4,9 RVP = 61-0,3 69,7 Sommar M1,7E4,9 RVP = 88-0,1 94,9 Vinter Figur 21. Destillationskurvor för E3 resp M3E3 RVP-värdet för metanol och etanol ligger på 32 resp. 16 kpa (enligt bensinstandarden för MK1 skall RVP sommartid ligga på max 70 kpa och vintertid på max 95 kpa). Det RVPvärde som beräknas för en med nämnda alkoholer låginblandad bensin, måste dock kalkyleras på basis av värden för bland-rvp, som för metanol ligger på 400 och för etanol på 120 (enl Ethers in Gasoline, NUTEK 1995:41). Orsaken för att skillnader uppstår mellan bland-rvp och RVP för de rena alkoholerna beror på att antalet vätebindningar mellan enskilda alkoholmolekyler blir färre vid inblandning i bensin (eftersom RVP-värdet sammansätts av partialtrycken för bensinkomponenterna måste dock erinras om att bland- RVP för alkoholerna också torde bli beroende på basbensinens detaljerade sammansättning). För de olika låginblandningar, som kan bli aktuella för Intromet-projektet beräknas RVP (kpa) enl tabell 2 nedan: max- (utöver standard) För att säkerställa bensinstandardens maxvärden för RVP kan det bli nödvändigt att modifiera basbensinen så att låginblandningens resulterande RVP inte överskrider nämnda maxvärden. Av ovanstående tabell framgår då att basbensinens sommar-rvp kan väljas till högst 59 kpa för M3, 57 kpa för M3E3, 61 kpa för M1,7E4,9, utan att RVP för respektive låginblandningar hamnar utanför standardiserat maxvärde. För vinterkvaliteterna gäller på samma sätt, att

6 0 basbensinens RVP bör vara högst 85 för M3, 83 för M3E3, och 88 för M1,7E4,9. Samtliga av dessa krav faller inom Mk1-standardens RVP-intervall. Jämförelse mellan ovan beräknade RVP-värden med uppmätta värden för av Statoil färdigställda och analyserade verkliga blandningar (M3E3 resp E3) visar god överensstämmelse. Närvaro av alkoholer i bensin har stor påverkan på destillationskurvan liksom på V/Lförhållandet, och det är återigen metanol, som har störst effekt. Också basbensinens sammansättning har betydelse för storleken av påverkan. Detta beror på att olika kolväten bildar lågkokande azeotroper med alkoholer. Vilka avvikelser, som kan anses kunna tillåtas vad avser flyktighetsegenskaperna för låginblandning kan behöva bestämmas efter omfattande tester med existerande och framtida bilmodeller. I återges destillationskurvorna för två av projektet valda sammansättningar, E 3 resp M 3 E 3, vilka tillblandats och analyserats av Statoil. Diagrammet ger temperatur vs procentandelen förångat. Den övre kurvan avser E 3 och den undre M 3 E 3. (mer exakt M 3,7 E 2,8 resp M 0,6 E 2,8 ). Det framgår att de båda bränsleblandningarna är likvärdiga f o m mellanområdet (dvs för temperaturer över 100 o C), medan M 3 E 3 torde ha bättre kallstartegenskaper än E 3. Flampunkten hos bränslet är den lägsta temperatur vid vilken antändning av ångfasen över bränslets vätskefas kan ske (t ex av en gnista). Flampunkten, som utgör ett mått på tendensen hos ett bränsle att bilda antändningsbara blandningar med luft, har huvudsakligen betydelse för säkerheten i vad avser hantering, lagring och distribution av ett bränsle. Låginblandning av alkoholer i bensin torde endast få marginell påverkan av flampunkten. 6.1.4 Kompatibilitet mellan metanol och motormaterial. De flesta bilar har konstruerats för kolvätebränslen enbart. Många nyare modeller har dock modifierats för att motstå påverkan från såväl låg- som höginblandning av alkoholer (såsom M15). Det kan emellertid förväntas, att biltillverkare kommer att - under överskådlig tid - tillåta endast låginblandning. Detta torde i synnerhet gälla för metanol, där gränsen hittills satts till M3 i Europa. Etanol tillåts däremot till 5% och i USA till 10% (gasohol). I Brasilien används ända upp till renalkoholbränsle ( neat alcohol fuel ). Kompatibiliteten mellan ett bränsle och ett visst material (metall, gummi, plast) kan definieras som livslängden av materialet ifråga vid exponering för bränslet. För ersättningsmaterial kan detta sammanfalla med den maximala tiden mellan servicetillfällena. För andra material kan det röra sig om fordonets eller motorns hela livslängd. Alkoholinblandning ökar korrosion av metalliska konstruktionsmaterial (jämfört med kolväten) bl a på grund av att alkoholer har högre elektrisk ledningsförmåga än kolväten, vilket kan påskynda, i synnerhet vid närvaro av fukt i bränslesystemet, elektrokemisk påverkan och galvanisk korrosion mellan olika metaller i kontakt med varandra. Närvaro av alkoholer kan också orsaka svällning, härdning, eller förlust av mekaniska egenskaper hos organiska konstruktionsdetaljer. Alltför korta serviceintervall orsakade av sådana effekter kan föranleda behov av förändringar. Då en materialpåverkan har påträffats kan en enkel lösning vara att öka användningen av t ex korrosionsinhibitorer. Annan additivering kan också vara nödvändig (såsom detergenter, antiskummedel, antioxidanter, etc). Därvid måste kompatibiliteten med alkohol prövas, i varje fall vid högnivåinblandning. Resultat från laboratorieundersökningar, som också bekräftats av genomförda fältprov, visar att låginblandning av alkoholer i bensin i allmänhet inte medför några

6 1 kompatibilitetsproblem mellan bränslet och motorns konstruktionsmaterial jämfört med 100 % ren kolvätebensin. Detta kan kanske sägas ligga redan i det faktum att låginblandning med högst 5 % etanol och högst 3 % metanol är tillåten enligt svensk standard för MK1-bensin. Däremot har kompatibilitetsproblem uppstått vid högnivåinblandning, vid tvåfas-separerade blandningar liksom vid användning av rena alkoholer som drivmedel. Mot bakgrund av att motorbränslen varierar på marknaden i avseende på sammansättning, ursprung, förekomst av additiv av olika slag, mm, har det länge funnits behov av rationella metoder för att kvalificera material för generell användning i bränslesystem med syfte att uppnå större säkerhet i bedömningen av om komponenterna i ett bränslesystem kan överleva i den miljö, som definieras av ett visst bränsle. Problemet har upplevts som allt svårare under senare tid sedan kraven på bättre miljö har medfört utveckling av en serie renare bränslen. Av detta skäl har sedan mer än 10 år en särskild arbetsgrupp ( SAE J1681 Task Force ) med representanter från bl a motortillverkare (t ex Ford Motor Co, GM) och bränsleföretag arbetat med detta problem och kunnat utveckla en enkel och rationell metod för att kvalificera material för användning i motorer. Metoden bygger på tanken att använda särskilda standardiserade test-vätskor och test-bränslen, som skall simulera motorbränslets påverkan på ett sätt, som är starkare än det aktuella motorbränslet, och som därför dels blir mer utslagsgivande, dels ger snabbare resultat och blir billigare att använda än om det egentliga motorbränslet skulle testas. Sådan laboratorieprovning torde dock ej behöva genomföras för de för Intromet-projektet aktuella låginblandningarna (enl. tab. 2), av vilka ingen behöver överskrida aktuell bensinstandard. För blandningar med högre alkoholhalter synes dock sådan materialprovning bli nödvändig. 6.1.5 Oktantalsrespons vid inblandning av alkoholer i bensin. Alkoholinblandning i bensin påverkar (höjer) oktantalet hos bensinen ifråga p g a att det sk blandoktantalet för alkoholer är betydligt högre än oktantalet ( ON ) för basbensinen. Således kan oktantalet för låginblandningen skrivas som ON = a*on 1 + b*on 2 Där ON 1 betecknar alkoholkomponentens blandoktantal och ON 2 representerar basbensinens oktantal. a och b står för respektive blandkomponents halt i vol-%. RON 1 (Research Octane Nr) för metanol ligger på värdet 133 för metanol och på 130 för etanol (enl Fuels and Lubricants Handbook, ASTM Manual Series: MNL37WCD, June 2003). Motsvarande värden för MON (Motor Octane Nr) är 99 resp 96 för metanol resp etanol. Insättning av dessa värden samt med aktuella halter alkohol och bensin erhålles följande oktantalshöjningar (Delta ON) relativt basbensinen (M0E0), som antas ha ett RON på 95 och ett MON på 85: M3: Delta RON = 0,03*(133 95) = 1,14, och Delta MON = 0,03*(99-85) = 0,42 M3E3: Delta RON = 1,14 + 0,03*35 = 2,19; Delta MON = 0,42 + 0,03*11 = 0,75 M1,7E4,9: Delta RON = 0,017*38 + 0,049*35 = 2,36; Delta MON = 0,017*14 + 0,049*11 = 0,78 E5: Delta RON = 0,05*(130-95) = 1,75; Delta MON = 0,05*(96 85) = 0,55 Bränsleformuleringarna M3E3 och M1,7E4,9 är således ganska lika vad avser oktantalsrespons och de höjer också oktantalen mer än både E5 och M3-formuleringarna.

6 2 Med referens till fördelar, som listats härovan och den här uppskattade oktantalseffekten vid låginblandning med metanol och etanol skulle ett utbyte av E5 med M3E3 eller M1,7E4,9 (ung = M2E5) medföra förbättringar. I jämförelse härmed ger genomförda oktantalsmätningar på verkliga blandningar M3E3 således delta RON = 1,9 jämfört med 2,2 enl beräkning härovan (baserad på RON 95). MON-talet mättes till 86,3 för den nämnda blandningen, vilket skulle betyda att basbensinens MON skulle ligga på värdet 85,6, om ovan gjorda beräkning av delta MON (0,75) är riktiga.

6 3 7 STORSKALIG INTRODUKTION AV METANOL SOM DRIVMEDEL Metanol kan användas som blandningskomponent i bensin eller som ren produkt. 100% metanol kan användas i ottomotorer, dieselmotorer och bränsleceller men för ottomotoranvändning blandas normalt ca 15% bensin (sk M85) i för att klara kallstarter. För dieselmotorer krävs en tändförbättrare om inte annan teknisk lösning används som tex glödstift. Eftersom 3% inblandning av metanol är tillåten i svensk bensin enligt specifikationen för Mk1 och Mk2, dock med tilläggskravet att stabiliseringsmedel måste tillsättas, bör inga tekniska hinder vare sig i distributionsledet eller användarledet finnas i dagsläget. Etanolen som finns i dagens bensin fungerar som stabiliseringsmedel varför ingen extra stabiliserande tillsats behövs. Distributionssystem och fordon förutsätts klara detta på samma sätt som det idag ingår 5% etanol. Det är alltså fullt möjligt att ersätta en del av etanolen med metanol. Detta projekt har också visat att det är praktiskt möjligt. Det största tekniska problemet utgör den ökning av ångtrycket som alkoholen förorsakar när den blandas i bensinen. I Sverige är gränsen för max tillåtet ångtryck högre än för mellersta och södra Europa. Basbensinen som ska blandas med alkohol måste ha lägre ångtryck före inblandning av för att kompensera ångtryckshöjningen som alkoholen medför. Vid tidigare inblandningar av metanol i bensin har TBA (Tertiär butyl alkohol) blandats in vilket minskat ångtrycksökningen väsentligt kombinerat med stabilitet mot vatteninblandning. I detta fall minskar kravet på lågt ångtryck före alkoholinblandning. Det är önskvärt att högre halter än 3% får blandas in i bensin men detta steg kräver ytterligare studier av hur äldre fordon påverkas map korrosion och angrepp på plast och gummi. Metanol kan som nämnts användas i dieselmotorer men idag sker ingen tillverkning av sådana motorer. Denna tillämpning är ändå mycket intressant för framtiden eftersom energiverkningsgraden är högre för dieselmotorer jämfört med ottomotorer. Erfarenheterna från bränsleceller med metanolreformerare är ännu små. De sista åren har försök med bränsleceller för fordonsdrift varit fokuserade på vätgas som drivkälla. Kommersiella tillämpningar för bränsleceller för vägtransporter ligger ännu långt borta och det första steget tas med vätgas som drivmedel. Försök av bla Xcellsis har visat att en del additiv, tänkbara för konventionella motorer, har försämrat funktionen hos katalysatorn i reformeraren redan efter kort tids test i laboratoriemiljö. Den bästa användningen för metanol i dagsläget torde vara som låginblandning i bensin eller för FFV-bilar (Flexible Fuel Vehicles). Marknaden i dag är de 3% som får blandas in i bensin men för att skapa en större marknad för metanol i perspektivet att det är en av de mest energieffektiva bränslekandidaterna med skogen som råvara bör denna gräns höjas. Detta bör beaktas i arbetet som pågår med att höja tillåten gräns för etanol i bensin till 10%. Den metanol som används idag är till största delen den internationella handelskvalitet specificerad enligt IMPCA (Bilaga II). Denna kvalitet är fullt tillräcklig för inblandning i bensin eller som rent drivmedel för förbränningsmotorer. Det är sannolikt så att denna kvalitet är onödigt hög för användning i förbränningsmotorer men i ett framtida perspektiv kräver användning i reformatorer för bränsleceller mycket hög grad av renhet. Två faktorer

6 4 skiljer dock. För användning i förbränningsmotorer ska vattenhalten hållas så låg som möjligt medan reformering kräver tillsats av vatten. Olika additiv kan tillsättas (för lukt, smak, färg, smörjning etc.) i metanol. För bränsleceller kan tillsatser ställa till problem i reformeraren eller bränslecellsstacken. Det är en fördel i det långa perspektivet om endast en metanolkvalitet används. Detta skulle underlätta framtida distribution. I ett introduktionsskede kan metanol primärt att användas som inblandningskomponent varför fasseparation pga vatten är en huvudfråga. Separation i fordonstanken ses inte som något problem så länge som distributionskedjan hålls vattenfri. I Sverige användes metanol i flera flottförsök under 1980-talet. I dessa försök var fasseparation inte något problem. E av dessa specifikationer framgår av Tabell 7. Tabell 7. Metanol specifikation i Svenska flottförsök under 1980-talet Komponent Metanol Vatten Koldioxid Högkokande komponenter Gräns/Enhet 99,19% vikt 0,09% vikt 0,59% vikt 0,13% vikt Som framgår av tabellen så var metanolen nästan vattenfri. Dagens bensinspecifiktion tillåter max 3% metanol i bensin under förutsättning att stabiliseringsmedel tillsätts. Vissa oljebolag menar att stabilisator inte är nödvändigt eftersom dagens distributionssystem är torra, till stor del beroende på att vi i Sverige har 5% etanol i bensinen vilket tar upp eventuella små vattenmängder. Etanol kan fungera som stabilisator vilket detta projekt visat. Observera att stabilisator inte är nödvändigt för högre inblandningshalter och gränsen ligger vid ca 15% metanolhalt. Introduktion av biodrivmedel kräver skattesubventioner av något slag så länge priset på bensin och diesel ligger på nuvarande nivåer. De planer som föreligger i Sverige att fortsätta att introducera biodrivmedel och ge stöd för detta är bra. Det är dock inga långsiktigt fastslagna löften vilket är nödvändigt för en investering i nya produktionsanläggningar. Produktionskostnaderna för andra generationens biodrivmedel är högre än konventionell raffinaderiteknik. 7.1 Introduktionsstrategi På bara ett par år har medvetenheten om begränsade oljetillgångar och ökad klimatpåverkan från användning av fossila bränslen ökat kraftigt och försäljningen av miljöbilar slår alla rekord. Anledningen till denna snabba förändring torde vara en kombination av fördelaktiga skattevillkor för förmånsbilar, skattesubvention av biodrivmedel samt ökad medvetenhet om oljetillgång och klimatpåverkan. Som exempel kan nämnas SAAB s succé med introduktion av 9-5 Biopower. SAAB nästa utvecklingssteg är motorer för 100% etanol drift och steget därpå innebär att titta på metanol som drivmedel. Marknaden för metanol som drivmedel måste öka och ett första steg är att höja gränsen för inblandning i bensin samt att utreda möjligheten till att tillåta en väsentlig halt av metanol i

6 5 dagens E85-bränsle. Detta bör ske omgående innan fordonsparken för E85-bilar vuxit alltför stor. Introduktion av biometanol, såväl som andra biodrivmedel, kräver insatser inom två huvudsakliga områden. Å ena sidan måste ett marknadsbehov skapas samtidigt som produktionstekniken måste utvecklas och demonstreras. Intromet-projekt har varit fokuserat på marknaden. Utan avsättning för metanol som drivmedel kommer inte heller produktionstekniken att utvecklas. Ur försörjningssynpunkt kan fossil metanol, producerad från naturgas, introduceras redan idag. Detta skulle öppna upp en marknad för biometanol och stödja investeringar i förgasningsteknik för biomassa. Förändringar i drivmedelstillförsel eller motorteknik påverkar ett väl etablerat system som långsamt byggts upp steg för steg under mer än ett århundrade. Vägtransporter med person- eller lastbil är en självklarhet i dagens samhälle och väsentliga förändringar måste planeras noggrant och involvera myndigheter och näringsliv inom ett stort geografiskt område. EU utgör ett tillräckligt stort område för introduktion av nya drivmedel. De viktigaste långsiktiga förutsättningarna för introduktion av biometanol är: Etablerade drivmedelspolicyer och introduktionsstrategier för biodrivmedel inom EU. Långsiktiga skatteförutsättningar som prioriterar biodrivmedel före fossila drivmedel. Tydliga intentioner från myndigheter om initiala investeringsstöd. Fortsatta forsknings- och utvecklingsstöd för förgasningstekniken. 7.2 Distribution 7.2.1 Distribution av biometanol för låginblandning I en tidigare studie 9 har det framkommit att en ekonomiskt lämplig storlek för produktion av biometanol i Sverige, genom förgasning av biomassa, skulle vara 550 ton ren metanol per dygn. Detta skulle generera transporter motsvarande 14 tankbilar per dygn. Table 1. Den mest effektiva distributionslogistiken är att utnyttja tomma tankbilar som fyllt på bensin på tankstationer och på vägen tillbaka till bensin depån passerar de metanolanläggningen och fyller på metanol för transport tillbaka till bensindepån. Här finns alltså en idag outnyttjad transportkapacitet. Tankbilarna måste dock vara klassade för metanol men då får även bensin transporteras. Detta är dock inget problem. Metanol är en handelskemikalie som fraktas dagligen i stora kvantiteter världen över och det finns ett väl etablerat regelverk och väletablerad teknik. På depån blandas sedan metanolen med etanol i lämpliga proportioner. I detta fall 50/50 för att sedan blandas till M3E3-bensin. Table 1. Metanoltransporter med tankbil Dygnsproduktion 550 Ton Tankvolym 50,4 m 3 Lastkapacitet per transport 40 Ton 9 BioMeeT II Altener Project AL/2000/367

6 6 Produktionsdagar per år Leveranser per år Leveranser per dygn Leveranser per h Leveransintervall 333 Dagar 4 566 St 14 St 0,6 St/h 1,8 h 7.2.2 Distribution av fossil metanol Fossil metanol tillverkas främst från naturgas men kol är också ett alternativ som diskuteras alltmer världen över som en ersättare till naturgas och råolja (Kina, USA). I Sverige finns ingen produktion av fossil metanol idag utan det vi använder handlas upp via 1 Sandén Björn A. and Jonasson Karl M. (CTH): Competition and co-evolution among contenders: The development of alternative transport fuels in Sweden 1974-2004. Environmental Systems Analysis, Department of Energy and Environment, Chalmers University of Technology, 2005. 2 Hodge Carl (Consultant): Ethanol use in the USA should be banned, not expanded. Oil and Gas Journal, week of September 2002. 3 European Union: Proposal for a directive of the European parliament and of the council on the quality of petrol and diesel fuels and amending Directive 98/70/EC, COM(2001) 241 final, 2001. 4 European Chemicals Bureau: European Union Risk Assessment Report TERT- BUTYL METHYL ETHER. EUR 20417 EN, European Communities, 2002. 5 Schlatter M. J. (Chevron): Evaluation of fuel cell systems for vehicle propulsion, SAE Paper 670453, 1967. 6 Fitch F. B. and Lee W. (Mobil): Methanol-To-Gasoline, An Alternative Route to High Quality Gasoline. SAE Paper 811403, 1981. 7 Abu-Isa Ismat A. (GM Res. Labs): Effects of Mixtures of Gasoline With Methanol and With Ethanol on Automotive Elastomers. SAE Paper 800786, 1980. 8 Nersasian A. (Du Pont): The volume increase of fuel handling rubbers in gasoline/alcohol blends. SAE Paper 800789, 1980. 9 Fernandes Elson G. (Clemmer Ind.) and Johnson Doug (Novacor): Design Guidelines for Methanol Refuelling Stations 1992. SAE Paper 922275, 1992. 10 Acurex Environmental Co.: Methanol Fueling Systems Installation and Maintenance Manual. California Energy Commission, 1996. 11 Brinkman, Halsall, Jorgensen and Kirwan: The Development of Improved Fuel Specification for Methanol (M85) and Ethanol (E85). SAE Paper 940764, 1994. 12 Harrigan Michael J. Sr. (Ford), Banda Allan (GM), Bonazza Ben (TI Group Automotive Systems), Graham Pamela (Solvay Automotive) and Slimp Bryant (Specified Fuels & Chemicals, LLCA): Rational Approach to Qualifying Materials for Use in Fuel Systems. SAE Paper 2000-01-2013, 2000.

6 7 13 Robert E. Reynolds (Downstream Alternatives Inc.): Fuel specifications and fuel property issues and their potential impact on the use of ethanol as a transportation fuel. ORNL, Subcontract No. 4500010570, 2002. 14 Hammel-Smith C., Fang J., Powders M. and Aabakken J. (NREL): Issues Associated with the Use of Higher Ethanol Blends (E17-E24). NREL/TP-510-32206, 2002. 15 Haskew Harold M. (Harold Haskew & Associates, Inc.), Liberty Thomas F. (Harold Haskew & Associates, Inc.) and McClement Dennis (ATL): Fuel permeation from automotive systems Final Report. Prepared for CARB and CRC, CRC Project No. E- 65, 2004. 16 Ian Hodson, European Commission, Environment Directorate General Office BU-9 6/176, personlig kommunikation 2006 17 Owens E. C., Marbach Jr. H. W., Frame E. A. and Ryan III T. W. (SwRI) Effects of alcohol fuels on engine wear. SAE Paper 800857, 1980. 18 Ryan III T. W., Naegeli D. W., Owens E. C., Marbach H. W. and Barbee J. G. (U.S. Army Fuels and Lubricants Research Laboratory, SwRI): The Mechanisms Leading to Increased Cylinder Bore and Ring Wear in Methanol-Fueled S.I. Engines. SAE Paper 811200, 1981. 19 Baisley W. H. (Uni. of Auckland) and Edwards C. F. (Uni. of Santa Clara): Wear Characteristics of Fleet Vehicles Operating on Methyl Alcohol. SAE Paper 811202, 1981. 20 Naegeli, D.W. (SwRI): Combustion-Associated Wear in Alcohol-Fueled Spark Ignition Engines, SAE paper 891641, 1989. 21 Ichimiya Touru, Takahashi Kazuo and Fuwa Yoshio (Toyota): Wear Mechanisms of Methanol Fueled Engine. SAE Paper 852199, 1985. 22 Bechtold Richard L. (EA Mueller, Inc.), Miller Michael T. (EA Mueller, Inc.) Hyde James D. (New York State Dept. of Environmental Conservation): Ford methanol FFV performance/emissions experience. SAE Paper 902157, 1990. 23 Chamberlin William B. and Brandow Warren C. (Lubrizol): Lubrication Experience in Methanol-Fueled Engines Under Short-Trip Service Conditions. SAE Paper 831701, 1983. 24 Marbach, H. W. Jr. (SwRI), Frame (SwRI) E. A., Owens E. C. (SwRI), Naegeli D. W. (SwRI) and Wielgos B. D. (Texaco): The Effects of Lubricant Composition on S.I. Engine Wear With Alcohol Fuels. SAE Paper 831702, 1983. 25 Ichimiya Touru, Takahashi Kazuo and Fuwa Yoshio (Toyota): Wear Mechanisms of Methanol Fueled Engine. SAE Paper 852199, 1985. 26 Sorab Jagadish, Sosnitza Wolfgang G., Jensen Ron K. and K. Chui Granger (Ford): Wear protection properties of flexible fuel vehicle (FFV) lubricants. SAE Paper 932791, 1993. 27 Saarialho A., Juhala M. Leppämäki E. and Nylund O. Alcohol gasoline fuels and engine wear in cold climates. 19th FISITA Congress (1982), Melbourne, Australia, SAE Paper 825020, 1982. 28 Goetz W. A. (Ontario Research Foundation): Phase Separation Control System for Gasoline-Methanol Blends in Passenger Cars. SAE Paper 821187, 1982. 29 Nakayama Mitsushige (Gunma Uni.): Water Tolerability of Methanol-Gasoline Blends (Phase Separation and SI Engine Performances). SAE Paper 852200, 1985.

6 8 30 Lee H. K. (Uni. of Flo), Shah D. O. (Uni. of Flo) and Brinkman N. D. (GM Res. Labs): Enhancing Low-Temperature Phase Stability of a 50/50 Methanol/Hydrocarbon Blend. SAE Paper 881680, 1988. 31 Qi, D. H. Liu, S. Q. Liu, J. C. Zhang, C. H. and Bian, Y. Z. Properties, Performance, and Emissions of Methanol-Gasoline Blends in a Spark Ignition Engine. Journal of Automobile Engineering, Vol. 219, No. D3 pp. 405-412, 2005. 32 Stodart Andy (Cosworth), Maher Jim (Cosworth Engineering), Greger Lars (Volvo), and Carlsson Jan-Olof (Volvo) : Fuel System Development to Improve Cold-Start Performance of a Flexible Fuel Vehicle. SAE Paper 982532, 1998. 33 Siewert Robert M. and Groff Edward G. (GM Res. Labs): Unassisted Cold Starts to - 29Mdc and Steady-State Tests of a Direct-Injection Stratified-Charge (Disc) Engine Operated on Neat Alcohols. SAE Paper 872066, 1987. 34 SDAB: Project M 100 A Test With Methanol-Fueled Vehicles in Sweden, Styrelsen för Teknisk Utveckling (STU), STU information no. 640-1987, 1987. 35 Stenberg Ulf (SU), Alsberg Tomas (SU) and Bertilsson Britt-Marie (Swedish Methanol Development Co.): A comparison of the emissions of polynuclear aromatic hydrocarbons from automobiles using gasoline or a methanol/gasoline blend. SAE Paper 810441, 1981. 36 Svahn Göran (Swedish Methanol Development Co.): Evaluation of alcohol fuels for cars in Sweden CEC EF/1/2, CEC UK. 37 Choma M. A., Havstad P. H., Simko A. O. and W. F. Stockhausen (Ford): Fuel tolerance tests with the Ford PROCO engine. SAE Paper 810439, 1981. 38 Stan C., Tröger R., and Stanciu A. (Uni. of Zwickau): Direct Injection of Variable Gasoline/Methanol Mixtures: A Future Potential of SI Engines. SAE Paper 2000-01- 2904, 2000. 39 Stan C. (West Saxon Univ.), Tröger R. (West Saxon Univ.), Grimaldi C. N. (Univ. of Perugia) and Postrioti (Univ. of Perugia): Direct Injection of Variable Gasoline/Methanol Mixtures: Injection and Spray Characteristics. SAE Paper 2001-01- 0966, 2001. 40 Kapus P., Mikulic L und Zelenka P. (AVL): Development of a Direct Injection Methanol Engine for Passenger Cars., 11 International Wienna Combustion Engine Symposium 26 27 April 1990, VDI Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr. 141, VDI Verlag, 1990, in German. 41 Zelenka P, and Kapus P. (AVL): Development and Vehicle Application of a Multi- Fuel DI-Alcohol Engine. XXIV FISITA Congress 7-11 June 1992. 42 Quissek F., Zelenka P., Hulak K., and Kapus P. (AVL): Cold Start Performance Comparison of Alcohol-Fueled Engines with In-Cylinder and Port Fuel Injection. SAE Paper 920003, 1992. 43 Pischinger F. (FEV), Hilger U. (FEV), Jain G. (FEV), Bernhardt W. (VW), Heinrich H. (VW) und Weidmann K. (VW): The Concept of a 1,9 L DI Methanol Engine for Passenger Car Applications, 11 International Wienna Combustion Engine Symposium 26 27 April 1990, VDI Fortschritt Berichte, Reihe 12, Nr. 141, VDI Verlag, 1990, in German. 44 Bruetsch R., and Hellman K. H. (US EPA): Evaluation of a Passenger Car Equipped with a Direct Injection Neat Methanol Engine., SAE Paper 920196, 1992.

6 9 45 Bartunek B. and Schorn N. (FEV): Utilization of Methanol in DI Passenger Car Engines. ISAF X, November 7-10, 1993. 46 Hilger U. (FEV), Jain G. (FEV), Pischinger F. (FEV), Jain G. (FEV), Weidmann K. (VW), Heinrich H. (VW), Bernhardt W. (VW), and Rogers G. W. (FEV of America): Development of a DI methanol engine for passenger car application., IX International Symposium on Alcohol Fuels (ISAF), Firenze, Italy, November 12 15, 1991. Ecofuel 15, Viale Brenta 20139 Milano, Italy. 47 Purohit Ghanshyam and Houseman John (JPL, Cal. Inst. of Technology): Methanol Decomposition Bottoming Cycle for Ic Engines, SAE Paper 790427, 1979. 48 Pettersson L. (KTH): Alcohol Fuels for Internal Combustion Engines Onboard Catalytic Treatment of Fuel and Emissions. ISSN 1104-3466, ISRN KTH/KET/R--4 -- SE, 1994. 49 McCall (Sandia) D. M. Lalk T. R. (Texas A&M Uni.) Davison R. R. (Texas A&M Uni.) and Harris W. B. (Texas A&M Uni.): Performance and Emissions Characteristics of a Spark Ignition Engine Fueled With Dissociated and Steam-Reformed Methanol. SAE Paper 852106, 1985. 50 Fleming R. D. (DOE) and Bechtold R. L. (Mueller Associates): Natural gas (methane), synthetic natural gas and liquefied petroleum gases as fuels for transportation. SAE Paper 820959, 1982.

1 I. BILAGA 1. BENSINSPECIFIKATION ENLIGT MILJÖKLASS 1 Svensk Standard SS 15 54 22 och SS-EN 228: Motorbränslen Oblyad bensin av miljöklass 1 Krav och provningsmetoder Krav på bensin av miljöklass 1 för motorfordon: Egenskaper Enhet Krav Provningsmetod Oktantal: Researchmetoden Motormetoden > el. = 95,0 1) > el. = 85,0 1) SS-EN 25164 SS-EN 25163 Densitet vid 15 o C kg/m 3 720-775 SS-EN ISO 3675 SS-EN 12185 Blyhalt mg/l < el = 5 1) SS-EN 237 Fosforhalt mg/l < 0,2 1,2) SS 155180 Svavel mg/kg < el. = 50 1) SS-EN 24260 SS-EN ISO 8754 SS-EN ISO 14596 ASTM D 5453 Bensen vol-% < el. = 1,0 1) SS-EN 238 Aromater vol-% < el. = 42 1) SS 155120 ASTM D 5443 ASTM D 6293 Olefiner vol-% < el. = 13 1) ASTM D 1159 Annex 2 Syre vikts-% < el. = 2,7 1) Oxygenater metanol, stabilise- rings måste tillsättas etanol, stabiliseringsmedel kan vara nödvändigt isopropropylalkohol isobutylalkohol tertiär butylalkohol etrar (5 el fler C- vol-% < el. = 3 1) < el. = 5 1) < el. = 10 1) < el. = 10 1) < el. = 7 1) ASTM D 1319 3) ASTM D 6293 SS-EN 1601 pren 13132 ASTM D 6293

2 atomer) andra oxygenater < el. = 15 1) < el. = 10 1) Hartstal (heptantvättat) mg/100ml < el. = 5 SS-EN ISO 6246 Korrosivitet, Cu 3 tim v. 50 o C enl. skala klass 1 SS-EN ISO 2160 Utseende klar och blank Okulärkontroll Destillation, vid 70 o C, vid 100 o C (E 100 ), Förångat vid 150 o C (E 150 ) Slutkokpunkt Destillationsrest förångat Ångtryck (VP) räknat som DVPE Total flyktighet vol-% vol-% o C vol-% kpa 20-48 (sommar) 22-50 (vinter) 47 1) -71 (sommar) 50 1) -71 (vinter) < el. = 75 1) < el. = 205 1) < el. = 2 45-70 1) (sommar) 65-95 1) (vinter) (VLI = 10*VP+7*E 70 ) < el. = 1200 4) SS-EN ISO 3405 SS-EN ISO 3405 pren 13016-1 Oxidationsstabilitet min >el. = 360 SS-EN ISO 7536 Funktionskrav: Insugningsventilers renhet >el. = 9 CEC-F-05-A-94 Insprutningsreduktion % < el. = 4 CFC TAE-1-87 1) Lagstadgat krav 2) Lagstadgat krav är inte mätbar. Metodens lägsta giltighetsgräns är 0,2 mg/l, varför kravet i standarden är <0,2 mg/l. 3) ASTM D 1319:1995 skall användas utan depentaniseringssteget för behoven i denna standard. Punkterna 6.1, 10.1 och 14.1 i ASTM D 1319 skall därför inte appliceras. Gäller under tiden 1-30 april och 16 september 15 oktober i Götaland och Svealand samt under tiden 16 april 15 maj och 1 30 september i Norrland.

1 II. ILAGA 2. STANDARD FÖR METANOL ENLIGT IMPCA. B Specifications ITEM LIMIT ANALYSIS METHOD Appearance Clear and free of IMPCA 03-98 suspensed matter Purity % W/T on dry basis min. 99,85 IMPCA 001-98 Colour Pt-Co max. 5 ASTM D 1209-93 Water % W/W max. 0,1 ASTM E 1064-93 Distillation range at 760 mm Hg max. 1,0 deg C to 64,6 + ASTM D 1078-97 or 0,1 deg C Specific Gravity 20 deg/20 deg 0,791 0,793 ASTM D 891-95 Potassium Permanganate time test min. 60 ASTM 1363-94 15 deg C, minutes Carbonisable substances (Sulphuric Acid max. 30 ASTM E 346-94 Wash Test) Pt-Co scale Ethanol mg/kg max. 50 IMPCA 001-98 Chloride as CI - mg/kg max. 0,5 IMPCA 002-98 Sulphur mg/kg max. 0,5 ASTM D 3961-89 Hydrocarbons pass test ASTM D 1722-90 Carbonilic Compounds as Acetone max. 30 ASTM E 346-94 mg/kg Acidity as Acetic Acid mg/kg max. 30 ASTM D 1613-96 Total Iron mg/kg max. 0,1 ASTM E 394-94 Non Volative matter mg/1000ml max. 8 ASTM D 1353-96